第一篇：基因工程論文

淮陰工學(xué)院生物課程論文 引言（或緒論）

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基因工程也稱遺傳工程，它主要是指通過DNA重組技術(shù)，對(duì)生物特定的基因進(jìn)行復(fù)制（克隆）、改造（修飾、重組）或人工合成新的基因，以達(dá)到改造生物性狀乃至創(chuàng)造新的物種的目的?；蚬こ叹褪窃诨蛩剑ǚ肿铀剑┥蠈?duì)生命體的操作?；蚣夹g(shù)將可能給人類在疾病防治、健康保健直至延年益壽方面帶來的革命性變化勾起了人們對(duì)未來美好生活的無限憧憬。

1.1 基因工程應(yīng)用于植物方面

農(nóng)業(yè)領(lǐng)域是目前轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域之一。農(nóng)作物生物技術(shù)的目的是提高作物產(chǎn)量改善品質(zhì),增強(qiáng)作物抗逆性、抗病蟲害的能力?；蚬こ淘谶@些領(lǐng)域已取得了令人矚目的成就。由植物病毒分子生物學(xué)的發(fā)展,植物抗病基因工程也也已全面展開。自從發(fā)現(xiàn)煙草花葉病毒(TMV)的外殼蛋白基因?qū)霟煵葜?在轉(zhuǎn)基因植株上明顯延遲發(fā)病時(shí)間或減輕病害的癥狀,通過導(dǎo)入植物病毒外殼蛋白來提高植物抗病毒的能力,已用多種植物病毒進(jìn)行了試驗(yàn)。在利用基因工程手段增強(qiáng)植物對(duì)細(xì)菌和真菌病的抗性方面,也已取得很大進(jìn)展。植物對(duì)逆境的抗性一直是植物生物學(xué)家關(guān)心的問題。由于植物生理學(xué)家、遺傳學(xué)家和分子生物學(xué)家協(xié)同作戰(zhàn),耐澇、耐鹽堿、耐旱和耐冷的轉(zhuǎn)基因作物新品種(系)也已獲得成功。植物的抗寒性對(duì)其生長發(fā)育尤為重要。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)極地的魚體內(nèi)有一些特殊蛋白可以抑制冰晶的增長,從而免受低溫的凍害并正常地生活在寒冷的極地中。將這種抗凍蛋白基因從魚基因組中分離出來,導(dǎo)入植物體可獲得轉(zhuǎn)基因植物,目前這種基因已被轉(zhuǎn)入番茄和黃瓜中。隨著生活水平的提高,人們?cè)絹碓疥P(guān)注口味、口感、營養(yǎng)成分、欣賞價(jià)值等品質(zhì)性狀。實(shí)踐證明,利用基因工程可以有效地改善植物的品質(zhì),而且越來越多的基因工程植物進(jìn)入了商品生產(chǎn)領(lǐng)域,近幾年利用基因工程改良作物品質(zhì)也取得了不少進(jìn)展,如美國國際植物研究所的科學(xué)家們從大豆中獲取蛋白質(zhì)合成基因,成功地導(dǎo)入到馬鈴薯中,培育出高蛋白馬鈴薯品種,其蛋白質(zhì)含量近大豆,大大提高了營養(yǎng)價(jià)值,得到了農(nóng)場主及消費(fèi)者的普遍歡迎。在花色、花香、花姿等性狀的改良上也作了大量的研究。

1.2 基因工程應(yīng)用于醫(yī)藥方面

目前,以基因工程藥物為主導(dǎo)的基因工程應(yīng)用產(chǎn)業(yè)已成為全球發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)之一,發(fā)展前景非常廣闊?；蚬こ趟幬镏饕?xì)胞因子、抗體、疫苗、激素和寡核 淮陰工學(xué)院生物課程論文

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甘酸藥物等。它們對(duì)預(yù)防人類的腫瘤、心血管疾病、遺傳病、糖尿病、包括艾滋病在內(nèi)的各種傳染病、類風(fēng)濕疾病等有重要作用。在很多領(lǐng)域特別是疑難病癥上,基因工程工程藥物起到了傳統(tǒng)化學(xué)藥物難以達(dá)到的作用。我最為熟悉的干擾素(IFN)就是一類利用基因工程技術(shù)研制成的多功能細(xì)胞因子,在臨床上已用于治療白血病、乙肝、丙肝、多發(fā)性硬化癥和類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等多種疾病。目前,應(yīng)用基因工程研制的艾病疫苗已完成中試,并進(jìn)入臨床驗(yàn)證階段;專門用于治療腫瘤的“腫瘤基因?qū)棥币矊⒃诓痪猛瓿裳兄?它可有目的地尋找并殺死腫瘤,將使癌癥的治愈成為可能。由中國、美國、德國三國科學(xué)家及中外六家研究機(jī)構(gòu)參與研制的專門用于治療乙肝、慢遷肝、慢活肝、丙肝、肝硬化的體細(xì)胞基因生物注射劑,最終解決了從剪切、分離到吞食肝細(xì)胞內(nèi)肝炎病毒,修復(fù)、促進(jìn)肝細(xì)胞再生的全過程。經(jīng)4年臨床試驗(yàn)已在全國面向肝炎患者。此項(xiàng)基因?qū)W研究成果在國際治肝領(lǐng)域中,是繼干擾素等藥物之后的一項(xiàng)具有革命性轉(zhuǎn)變的重大醫(yī)學(xué)成果。

1.3 基因工程應(yīng)用于環(huán)保方面

工業(yè)發(fā)展以及其它人為因素造成的環(huán)境污染已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了自然界微生物的凈化能力,已成為人們十分關(guān)注的問題?；蚬こ碳夹g(shù)可提高微生物凈化環(huán)境的能力。美國利用DNA重組技術(shù)把降解芳烴、萜烴、多環(huán)芳烴、脂肪烴的4種菌體基因鏈接,轉(zhuǎn)移到某一菌體中構(gòu)建出可同時(shí)降解4種有機(jī)物的“超級(jí)細(xì)菌”,用之清除石油污染,在數(shù)小時(shí)內(nèi)可將水上浮油中的2 /3烴類降解完,而天然菌株需1年之久。也有人把Bt蛋白基因、球形芽孢桿菌、且表達(dá)成功。它能釘死蚊蟲與害蟲,而對(duì)人畜無害,不污染環(huán)境。現(xiàn)已開發(fā)出的基因工程菌有凈化農(nóng)藥的DDT的細(xì)菌、降解水中的染料、環(huán)境中有機(jī)氯苯類和氯酚類、多氯聯(lián)苯的工程菌、降解土壤中的TNT炸藥的工程菌及用于吸附無機(jī)有毒化合物(鉛、汞、鎘等)的基因工程菌及植物等。90年代后期問世的DNA改組技術(shù)可以創(chuàng)新基因,并賦予表達(dá)產(chǎn)物以新的功能,創(chuàng)造出全新的微生物,如可將降解某一污染物的不同細(xì)菌的基因通過PCR技術(shù)全部克隆出來,再利用基因重組技術(shù)在體外加工重組,最后導(dǎo)入合適的載體,就有可能產(chǎn)生一種或幾種具有非凡降解能力的超級(jí)菌株,從而大大地提高降解效率?；蚬こ檀嬖诘臓幾h

目前普遍的看法是，人類在基因技術(shù)如何影響人類社會(huì)傳統(tǒng)倫理道德方面的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于對(duì)基因技術(shù)本身的研究。塞萊拉基因公司老板文特爾就曾鄭重指出，人類 淮陰工學(xué)院生物課程論文

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基因圖譜雖然由人類各國共享，但決不能濫用。我認(rèn)為所有的科學(xué)創(chuàng)造、發(fā)明都應(yīng)該以改善人類生活為目的，基因工程方面的研究也如此。我們應(yīng)鼓勵(lì)基因科學(xué)的深入發(fā)展，國家也應(yīng)該加大投入。但是克隆人以及一些武器發(fā)展方面的問題，就要靠社會(huì)的約束和管理，要靠人類自己的抉擇，畢竟科學(xué)都是有正反兩面性的。就基因工程技術(shù)本身而言，也存在著不少爭議，不得不讓人重視。

2.1 對(duì)遺傳工程的生物能否給予專利保護(hù)

就像過去歐洲圈占無生命的公有資源土地一樣，“圈地運(yùn)動(dòng)”同樣存于今天：美國一家公司用一種植物為原料制成抗癌物質(zhì)，賺取上億美元,而這一植物的自然資源地的人們卻沒有拿到一分錢補(bǔ)償，這時(shí)就涉 及到生物遺傳資源能否擁有私有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的問題。

2.2 要不要反對(duì)生物剽竊

不少發(fā)展中國家擁有原始遺傳資源，而發(fā)達(dá)國家卻擁有生物技術(shù)革命的手段，可以把基因庫資源變成商品。印度有一種訥木樹，一家西方公司從其中分離出有效成份，申請(qǐng)和獲得多項(xiàng)訥木提取液生產(chǎn)工藝的專利，這種被生物資源地稱之為“生物剽竊”的做法是否妥當(dāng)。

2.3 人類能否成為知識(shí)產(chǎn)權(quán)

美國衛(wèi)生研究院從巴拿馬婦女血液中分離一種病毒，可以生成研究艾滋病和白血病的抗體，并申請(qǐng)專利；印度近親結(jié)婚多，成為國際基因勘察目標(biāo)，對(duì)遺傳缺陷和遺傳基因感興趣的“基因獵手”們蜂擁而至。這些做法在世界上正受到強(qiáng)烈的抵制，1994 年，40 多個(gè)國家的婦女反對(duì)美國公司申請(qǐng)和獲得乳腺癌基因的專利，因?yàn)檫@些基因是自然產(chǎn)物，不是人類發(fā)明，不應(yīng)成為知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

2.4 基因工程會(huì)不會(huì)給地球帶來嚴(yán)重的環(huán)境后果

基因可以隨著技術(shù)的發(fā)展和人類的應(yīng)用而產(chǎn)生流動(dòng)，這種“基因流”就帶來“遺傳污染”。比如消化木質(zhì)素的遺傳工程酶對(duì)造紙業(yè)有極大的價(jià)值，可一旦這種細(xì)菌進(jìn)入森林，則導(dǎo)致森林毀滅。更可怕的是基因武器，故意釋放危險(xiǎn)的遺傳工程病毒，造成世界污染。

2.5 遺傳工程使動(dòng)物受難

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中插入突變基因的小鼠，常常發(fā)生沒有后腿、面裂、腦缺，世界動(dòng)物 淮陰工學(xué)院生物課程論文

保護(hù)協(xié)會(huì)對(duì)這些實(shí)驗(yàn)一直都持反對(duì)態(tài)度。

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2.6 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的爭論

有兩種意見：一種是稱贊轉(zhuǎn)基因動(dòng)物突破傳統(tǒng)技術(shù)，產(chǎn)生全新的生物，帶來無限商機(jī)，是一個(gè)進(jìn)化的表現(xiàn)，是一個(gè)革命；另一種理論表示這在道德上違反了生物類群的遺傳本質(zhì)，對(duì)進(jìn)化歷史和傳統(tǒng)飼養(yǎng)的徹底背離。

2.7 遺傳工程食品會(huì)不會(huì)危及人類健康

致敏性生物基因的遺傳工程食品會(huì)引發(fā)人群嚴(yán)重變態(tài)反應(yīng)。

2.8 遺傳工程動(dòng)物器官移植的新憂慮

這項(xiàng)技術(shù)可能導(dǎo)致動(dòng)物跨種系傳播，造成全球擴(kuò)散，比如艾滋病。人類很久以來所追求和艱難保存的個(gè)人和公共的安全，可能在追求完美自身的遺傳改造過程中不可逆地喪失。在這種情況下，生物技術(shù)雖然有一個(gè)清楚的開端，目前卻沒有一個(gè)清楚的結(jié)尾。對(duì)于這些爭議，作為科技界，應(yīng)該在保持清醒頭腦和良知的同時(shí)做出認(rèn)真選擇，讓基因工程趨利避害，真正為社會(huì)和人類服務(wù)。轉(zhuǎn)基因食品的隱患

雖然轉(zhuǎn)基因食品研究歷史只有短短幾十年，但其提高產(chǎn)量、增強(qiáng)自身抗病抗蟲等優(yōu)點(diǎn)較為明顯，另一方面，其潛在的風(fēng)險(xiǎn)，如過敏性、毒性及對(duì)環(huán)境影響也令世人關(guān)注。

3.1 毒性問題

一些研究學(xué)者認(rèn)為，對(duì)于基因的人工提煉和添加，可能在達(dá)到某些人們想達(dá)到的效果的同時(shí)，也增加和積聚了食物中原有的微量毒素。

3.2 過敏反應(yīng)問題

對(duì)于一種食物過敏的人有時(shí)還會(huì)對(duì)一種以前他們不過敏的食物產(chǎn)生過敏，比如：科學(xué)家將玉米的某一段基因加入到核桃、小麥和貝類動(dòng)物的基因中，蛋白質(zhì)也隨基因加了進(jìn)去，那么，以前吃玉米過敏的人就可能對(duì)這些核桃、小麥和貝類食品過敏。

3.3 營養(yǎng)問題

科學(xué)家們認(rèn)為外來基因會(huì)以一種人們目前還不甚了解的方式破壞食物中的營養(yǎng)成分。淮陰工學(xué)院生物課程論文

3.4 對(duì)抗生素的抵抗作用

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當(dāng)科學(xué)家把一個(gè)外來基因加入到植物或細(xì)菌中去，這個(gè)基因會(huì)與別的基因連接在一起。人們?cè)诜昧诉@種改良食物后，食物會(huì)在人體內(nèi)將抗藥性基因傳給致病的細(xì)菌，使人體產(chǎn)生抗藥性。

3.5 對(duì)環(huán)境的威脅

在許多基因改良品種中包含有從桿菌中提取出來的細(xì)菌基因，這種基因會(huì)產(chǎn)生一種對(duì)昆蟲和害蟲有毒的蛋白質(zhì)。在一次實(shí)驗(yàn)室研究中，一種蝴蝶的幼蟲在吃了含桿菌基因的馬利筋屬植物的花粉之后，產(chǎn)生了死亡或不正常發(fā)育的現(xiàn)象，這引起了生態(tài)學(xué)家們的另一種擔(dān)心，那些不在改良范圍之內(nèi)的其它物種有可能成為改良物種的受害者?；搓幑W(xué)院生物課程論文

結(jié)

論

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生物技術(shù)是20世紀(jì)末期在現(xiàn)代分子生物學(xué)等生命科學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一個(gè)新興技術(shù)領(lǐng)域，目前人們常說的生物技術(shù)一般指基因工程技術(shù)，是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心。利用基因工程技術(shù)改變基因組構(gòu)成而形成的動(dòng)植物、微生物及其產(chǎn)品被稱為轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)品。由于基因工程技術(shù)在生產(chǎn)上的應(yīng)用打破了無中間天然雜交的屏障，不同物種間的遺傳物質(zhì)可以互相交流，因此人們有理由相信這種技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用會(huì)對(duì)人類、動(dòng)植物、微生物及其生態(tài)環(huán)境構(gòu)成危險(xiǎn)或潛在風(fēng)險(xiǎn)，即生物安全。所以,我們要在抓住機(jī)遇,大力發(fā)展基因工程技術(shù)的同時(shí),需要嚴(yán)格管理,充分重視轉(zhuǎn)基因生物的安全性?；搓幑W(xué)院生物課程論文

參 考 文 獻(xiàn)

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共 7 頁 樓士林,楊盛昌,龍敏南,等.基因工程[M ].北京:科學(xué)出版社,2002.李慶軍,董艷桐,施冰.植物抗蟲基因的研究進(jìn)展[ J ].林業(yè)科技, 2002, 27 3 吳乃虎，基因工程原理.北京：科學(xué)出版社，1998 4 張慧展，基因工程.上海：華東理工大學(xué)出版社，2005

第二篇：基因工程論文

學(xué)號(hào)：13054107

基因工程結(jié)課論文

靶向MRP1基因pRNAT-H1.1/shuttle-RFP重組質(zhì)粒表達(dá)載體構(gòu)建

院（系）名

稱： 理學(xué)院 專業(yè)

名

稱： 生物科學(xué) 學(xué)

生

姓名： 姜己玉 所

在班

級(jí)： 13-1

目錄

摘要............................................................................................................................................2 第一章 緒論..............................................................3 1..1RNAi的研究進(jìn)展....................................................3 1.1.1RNAi的分子作用機(jī)制...........................................3 1.1.2 RNAi 的特點(diǎn)..................................................3 1.1.3 siRNA簡介.........................................................3 1.1.4 s iRNA 的設(shè)計(jì)原則..........................................3 1.2 用于 RNA i 的載體....................................................4 1.2.1 載體的選擇..................................................4 1.2.2 質(zhì)粒人工構(gòu)建的目的.................................................4 1.3 MRP1 的研究進(jìn)展......................................................4 第二章 實(shí)驗(yàn)材料與方法.....................................................5 2.1 實(shí)驗(yàn)材料.............................................................5 2.1.1 宿主菌.............................................................5 2.1.3 載體通用引物................................................5 2.1.5 主要儀器..........................................................5 2.2 試驗(yàn)方法.........................................................5 2.2.1 shRNA 的設(shè)計(jì)與退火..................................................5 2.2.2 合成干涉片段的退火..........................................6 2.2.3 重組載體的構(gòu)建..............................................6 2.2.4 菌落PCR初步篩選陽性重組子..................................7 2.2.5 測序鑒定重組載體...............................................7 第三章 結(jié)果與分析.........................................................8 3.1 質(zhì)粒經(jīng)HindⅢ和BamHI雙酶切后膠回收結(jié)果...........................8 3.1.1 質(zhì)粒經(jīng)HindⅢ和BamHI雙酶切后結(jié)果.............................8 3.1.2 目的片段的回收................................................8 3.2 重組質(zhì)粒的菌落PCR...................................................8 3.3 重組質(zhì)粒大量提取......................................................8 3.4 重組質(zhì)粒測序結(jié)果.................................................8 參考文獻(xiàn)..................................................................9

摘 要

癌癥嚴(yán)重威脅著人類的健康，其發(fā)病率呈上升趨勢(shì)?；熥鳛槠涑Ｒ?guī)臨床治療手段，在癌癥治療中具有手術(shù)和放射治療不能替代的作用。腫瘤細(xì)胞的多藥耐藥性（multidrug resistance, MDR）是導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞化療失敗的主要原因。腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生多藥耐藥的原因較為復(fù)雜，多藥耐藥相關(guān)蛋白1（Multidrug Resistance-associated Protein 1，MRP1）的過度表達(dá)是導(dǎo)致其產(chǎn)生多藥耐藥的主要原因之一。RNA干擾(RNA interference，RNAi)是近年來發(fā)現(xiàn)的能快速、高效、特異的沉默目的基因表達(dá)的技術(shù)，如能通過RNAi技術(shù)沉默MDR1基因，逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞的多藥耐藥性將為改善癌癥病人的化療效果奠定基礎(chǔ)。

目的：本課題選用pRNAT-H1.1/shuttle-RFP表達(dá)穿梭載體。構(gòu)建針對(duì)mrp1 mRNA的RNA干擾表達(dá)載體。

方法：將預(yù)先根據(jù)MRP1基因序列設(shè)計(jì)合成的編碼siRNA的cDNA序列與pRNAT-H1.1/shuttle-RFP質(zhì)粒載體連接，構(gòu)建靶向mrp1 siRNA重組質(zhì)粒。將重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化E.coli DH5α后大量提取重組質(zhì)粒，經(jīng)菌落 PCR和 DNA測序分析檢測重組載體構(gòu)建結(jié)果。

結(jié)果：成功構(gòu)建靶向MRP1基因pRNAT-H1.1/shuttle-RFP重組質(zhì)粒表達(dá)載體。為下一步抑制mrp1基因在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：RNA干擾；MRP1；pRNAT-H1.1/shuttle-RFP質(zhì)粒；穿梭載體

第1章 緒 論

1.1 RNAi的研究進(jìn)展

RNA干擾(RNA interference , RNAi)是由雙鏈RNA分子介導(dǎo)的序列特異性轉(zhuǎn)錄后基因沉默過程，為一種雙鏈RNA分子在mRNA 水平上關(guān)閉相關(guān)基因表達(dá)的過程，是一項(xiàng)新興的基因阻斷技術(shù)。RNAi有望成為分析人類基因組功能的有力工具，在腫瘤病因、免疫機(jī)制及治療等方面的研究上有廣闊的發(fā)展前景。

1.1.1 RNAi的分子作用機(jī)制

RNAi的作用機(jī)制在眾多學(xué)者的努力研究下日漸明朗。不同生物體內(nèi)的RNA干擾作用機(jī)制也各有不同，但是主要可以分為兩種類型：特異效應(yīng)作用機(jī)制與非特異效應(yīng)作用機(jī)制。特異性效應(yīng)一般發(fā)生在短雙鏈RNA（21～23nt）上，非特異性效應(yīng)發(fā)生于長雙鏈RNA（30nt以上）。

1.1.2 RNAi的特點(diǎn)

RNAi具有高效性，也就是說與細(xì)胞內(nèi)的mRNA的量相比，注入細(xì)胞內(nèi)的siRNA的量要少得多。但由于循環(huán)放大機(jī)制的存在，仍可以有效地阻斷目的基因的表達(dá)；同時(shí)，RNAi也具有高特異性，小干擾RNA由dsRNA降解得到的，除在序列識(shí)別中不起主要作用的正義鏈3′端的兩個(gè)堿基以外，其余堿基均為必需。

1.1.3 siRNA簡介

RNA干擾作用是通過siRNA（small interfering RNA，siRNA）這類小RNA分子作為較穩(wěn)定的中間介質(zhì)實(shí)現(xiàn)的。通過對(duì)植物的研究證明，雙鏈RNA復(fù)合體降解為35nt左右的小RNA分子后通過序列互補(bǔ)與mRNA結(jié)合，進(jìn)而降解mRNA。

1.1.4 siRNA的設(shè)計(jì)原則

RNAi 作用的成功與否，關(guān)鍵在于siRNA序列的結(jié)構(gòu)，不同結(jié)構(gòu)的siRNA序列沉默基因的效率差別很大，2001年，Elbashir S M等[應(yīng)用化學(xué)合成法合成了siRNA，并發(fā)現(xiàn)可以誘導(dǎo)哺乳動(dòng)物發(fā)生RNAi，他們進(jìn)而據(jù)此提出了siRNA 設(shè)計(jì)方法：1)從起始密碼下游50~100nt開始搜索siRNA以避免出現(xiàn)于5′或3′端的UTRs 的蛋白結(jié)合位點(diǎn)，；

2)搜索5′AA(N19)UU序列，如果沒有相應(yīng)序列，可以選擇5′AA(N21)或5′NA(N21)；3)G/C含量在32%~79%之間[16]； 4)要確定siRNA對(duì)靶基因的特異性，可以利用Blast軟件在基因組中進(jìn)行比對(duì)，；5)設(shè)置在基因組中無對(duì)應(yīng)序列的siRNA的對(duì)照siRNA。但是，Elbashir S M等的設(shè)計(jì)方法siRNA 篩選效率仍然很低，要更好的掌握RNAi。

1.2 用于RNAi的載體

基因工程中，攜帶目的基因進(jìn)入宿主細(xì)胞進(jìn)行擴(kuò)增和表達(dá)的工具，稱為載體。是指能夠運(yùn)載外源DNA片段進(jìn)入受體細(xì)胞，具有自我復(fù)制能力，使外源DNA片段在受體細(xì)胞中得到擴(kuò)增和表達(dá)，不被受體細(xì)胞的酶系統(tǒng)所破壞的一類DNA分子。載體具有以下的功能：（1）運(yùn)送外源基因高效轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞；（2）為外源基因提供復(fù)制能力或整合能力；（3）為外源基因的擴(kuò)增或表達(dá)提供必要的條件。

1.2.1載體的選擇

質(zhì)粒是為一種1-200kb不等的雙鏈、閉環(huán)的DNA分子。是染色體外穩(wěn)定遺傳，并能以超螺旋狀態(tài)存在于宿主細(xì)胞中的因子。RNA干擾實(shí)驗(yàn)通常選用質(zhì)粒作為載體。質(zhì)粒載體是為適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室操作在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上人工構(gòu)建的。但是，天然質(zhì)粒的缺點(diǎn)是分子量大，拷貝數(shù)低，所以為使分子量盡可能減少，必須去掉大部分的非必需序列，以便于基因工程操作。

1.2.2 質(zhì)粒人工構(gòu)建的目的

天然存在的野生型質(zhì)粒由于分子量大、拷貝數(shù)低、單一酶切位點(diǎn)少、遺傳標(biāo)記不理想等缺陷，因而不適合用作基因工程的載體，必須對(duì)之進(jìn)行改造構(gòu)建

1.3 MRP1的研究進(jìn)展

MRP1的底物 直接通過細(xì)胞毒性分析和底物刺激的ATP酶測量進(jìn)行識(shí)別MRP1的底物的，底物是由大量的多樣化的疏水復(fù)合物，有機(jī)陰離子結(jié)合物以及陰離子非結(jié)合性底物所組成。典型的結(jié)合型底物包括：谷胱甘肽，葡糖醛酸和硫酸鹽結(jié)合物，MRP1的組織分布 MRP1在體內(nèi)的表達(dá)可以說是無所不在。

第2章 實(shí)驗(yàn)材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

2.1.1 宿主菌

E.coli DH5α：為感受態(tài)宿主菌由北京鼎國生物技術(shù)有限責(zé)任公司提供。

2.1.2 質(zhì)粒載體

pRNAT-H1.1/shuttle-RFP質(zhì)粒。pRNAT-H1.1/shuttle-RFP質(zhì)粒特性如下：pRNAT-H1.1/shuttle 是一種腺病毒siRNA穿梭質(zhì)粒，shRNA的表達(dá)由人的轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)子H1 Promoter啟動(dòng)，H1啟動(dòng)子屬于PolⅢ啟動(dòng)子，該啟動(dòng)子總在其下游的固定距離開始轉(zhuǎn)錄合成RNA，轉(zhuǎn)錄過程遇到4~5個(gè)連續(xù)的U即終止，非常精確；同時(shí)CMV Promoter為真核生物啟動(dòng)子，可在該質(zhì)粒中高效啟動(dòng)紅色熒光蛋白的表達(dá)；MCS為多克隆位點(diǎn)。

2.1.3 載體通用引物

正向引物（M13）：5′-GTTTTCCCAGTCACGAC-3′ 反向引物（Rev）：5′-GAGTTAGCTCACTCATTAGGC-3′

2.1.4 主要試劑、具酶及儀器

質(zhì)?？焖偬崛≡噭┖?，Sanprep柱式DNA膠回收試劑盒，10×PCR buffer，dNTP，Marker(1kb,100bp)，Goldview DNA染料，EDTA Bio Basic Inc 溶菌酶，LiCl Amresco RNase Sigma bacto-typtone Bio Basic Inc bacto-yeast extract Bio Basic Inc PEG8000，HindⅢ NEB，BamHI NEB，T4DNA連接酶 NEB，Taq酶，微量振蕩器（MM-2型），微量振蕩器（MM-2型），恒溫空氣搖床，電子天平，紫外分析儀（ZF型），低溫離心機(jī)（SK18），低溫離心機(jī)（SK18），PCR儀（9600型），ABI 恒溫磁力攪拌器（2003-16），恒溫水浴鍋，自動(dòng)雙重純水儀

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 shRNA的設(shè)計(jì)與退火

根據(jù)siRNA設(shè)計(jì)原則[34]，根據(jù)MRP1靶序列，設(shè)計(jì)合成四對(duì)互補(bǔ)反向重復(fù)脫氧核糖核酸序列，中間間隔9nt莖環(huán)序列(TTCAAGAGA)，5′端帶有BamHⅠ酶切位點(diǎn)，3′端帶有HindⅢ酶切位點(diǎn)，用BLAST進(jìn)行同源性分析，確定與其他基因無同源性。shRNA的 5

DNA模板由上海生工合成，單鏈干涉片段退火后形成雙鏈。根據(jù)2個(gè)靶序列設(shè)計(jì)的2對(duì)DNA干涉片段mrp1-1，mrp1-2。

2.2.2 合成干涉片段的退火

合成片段的退火體系：各管混勻后90℃保溫3分鐘，37℃保溫1h，再取5μL退火溶液加45μL 滅菌雙蒸水混勻，使干涉片段終濃度為8ng/μL。

2.2.3 重組載體的構(gòu)建

（1）將含有pRNAT-H1.1/shuttle-RFP質(zhì)粒的大腸桿菌接種入盛有200mL LB培養(yǎng)基（含2μg/mL氨芐青霉素）的500mL三角瓶中，置37℃振蕩培養(yǎng)過夜（置搖床中160r/min）。（2）實(shí)驗(yàn)前預(yù)先配制溶液Ⅱ，溶菌酶。預(yù)冷溶菌酶、溶液Ⅰ和溶液Ⅲ。取出菌懸液，觀察菌體生長狀況，將菌懸液分裝于兩個(gè)250ml離心桶中，調(diào)平。預(yù)冷離心機(jī)至4℃，4℃下8000r/min離心5min，棄上清，得菌體。（3）加預(yù)冷的溶液Ⅰ50ml于每離心桶，混勻，洗滌沉淀。8000r/min離心5min，棄上清，得沉淀。此步驟的目的為出去培養(yǎng)基，以獲得更純的細(xì)菌沉淀物。（4）用17ml溶液Ⅰ吹散重懸細(xì)菌沉淀物，加3ml新配制的溶菌酶溶液，溫和混勻，室溫放置10min，裂解大腸桿菌。（5）加40ml新配制的溶液Ⅱ，以使菌體破碎，釋放質(zhì)粒DNA等內(nèi)容物。緩慢顛倒數(shù)次，防止破壞基因組DNA，室溫放置3min。（6）加30ml預(yù)冷的溶液Ⅲ，緩慢顛倒數(shù)次，防止SDS破壞基因組DNA，冰浴放置15min。4℃下以10000r/min離心10min，然后將上清液全部倒入新離心桶中。（7）將上清液在4℃下以10000r/min離心10min，然后將上清液經(jīng)8層紗布過濾至新離心桶中。（8）加0.6倍體積（約54ml）的異丙醇，充分混勻，室溫放置15min，以沉淀核酸。8000r/min離心15min，小心倒掉上清，敞開瓶口倒置于紙巾上，使殘余上清液流盡，晾干。（9）加15ml水再加15ml LiCl（預(yù)冷）混勻，靜置沉淀15min，4℃下10000r/min離心15min，以出去蛋白質(zhì)和RNA。（10）倒上清于新的離心桶中，加30ml異丙醇，劇烈震蕩，靜置沉淀15min，在4℃下以10000r/min離心15min。再次沉淀核酸。（11）棄上清，得到沉淀的核酸。敞開瓶口倒置于紙巾上使殘余上清液流盡。（12）用70%乙醇洗滌沉淀，4℃下以10000r/min離心5min，棄去乙醇，離心桶敞口倒置于紙巾上，使乙醇揮發(fā)殆盡。此步驟可以沉淀DNA。（13）加2ml無菌水溶解沉淀，將液體吸到10ml離心管中，再吸2ml ddH2O沖洗瓶壁，隨后將洗液加到同一10ml離心管中，隨后加100μl RNaseA，37℃，水浴30min。以使RNA徹底分解。（14）加等體積含13％（w/v）聚乙二醇（PEG 8000）的1.6mol/L NaCl,充分混合，用微量離心機(jī)于4℃以12000轉(zhuǎn)/分，離心15分鐘，以回收質(zhì)粒DNA。（15）沉淀用3ml70%乙醇重懸清洗，以除去PEG，12000r/min離心8min。（16）重復(fù)上步操作，將離心管倒扣于紙巾上10min，加1ml H2O溶解，用等體積酚/氯仿/異戊醇再抽提一次蛋白質(zhì)，室溫下8000r/miin離心10min。（17）小心吸上清與另一離心管中，加2倍體積的預(yù)冷無水乙醇，再加0.1體積的NaAC（3mol，pH5.2），冰上沉淀20min，4℃下10000r/min離心15min，使DNA沉淀出來。（18）去上清加入3ml 70%乙醇重懸清洗，10000r/min 離心15min，晾干，用500μl無菌水溶解沉淀。

2.2.4菌落PCR初步篩選陽性重組子

滅菌牙簽挑取LB篩選平板上圓滑單菌落，先在預(yù)先分隔并標(biāo)記的另一LB平皿上劃板，然后點(diǎn)入制備好的PCR反應(yīng)混合液，開始擴(kuò)增。PCR反應(yīng)條件為：94℃預(yù)變性2分鐘；94℃ 變性30s，55℃ 退火30s，72℃ 延伸45s，共35個(gè)循環(huán)；72℃ 延伸1分鐘，4℃保存，1.2％瓊脂糖凝膠電泳檢測PCR產(chǎn)物。劃板的平皿于37℃培養(yǎng)12-16h。

2.2.5 測序鑒定重組載體

將小提鑒定結(jié)果正確的質(zhì)粒送交上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限司，以載體反向引物為測序引物。將經(jīng)鑒定后未發(fā)生突變的H1.1-

1、H1.1-2靶向MRP1基因siRNA重組質(zhì)粒的宿主菌搖瓶擴(kuò)大培養(yǎng)后，進(jìn)行質(zhì)粒大量提取,方法如2.1.2.3.1所述。

第3章 結(jié)果與分析

3.1 質(zhì)粒經(jīng)HindⅢ和BamHI雙酶切后膠回收結(jié)果

3.1.1 質(zhì)粒經(jīng)HindⅢ和BamHI雙酶切后結(jié)果

pRNAT-H1.1/shuttle-RFP質(zhì)粒經(jīng)HindⅢ和BamHI雙酶切，結(jié)果顯示單酶切產(chǎn)物大小約為6200bp，雙酶切產(chǎn)物略小于單酶切產(chǎn)物，與預(yù)期結(jié)果相符。

3.1.2 目的片段的回收

目的片段回收 ,結(jié)果顯示回收產(chǎn)物大小約為6Kb，與預(yù)期結(jié)果相符。

3.2 重組載體的菌落PCR 重組載體菌落 PCR電泳，結(jié)果顯示PCR擴(kuò)增產(chǎn)物,電泳分析發(fā)現(xiàn)陽性產(chǎn)物可以擴(kuò)增出560bp大小的條帶，假陽性產(chǎn)物不能擴(kuò)增出560bp大小的條帶,與預(yù)期結(jié)果相符，可以初步篩選出陽性產(chǎn)物。

3.3 重組質(zhì)粒大量提取

重組質(zhì)粒大量提取后的電泳，結(jié)果顯示pRNAT-H1.1/shuttle-RFP 重組質(zhì)粒大小約為6.2kb，與預(yù)期結(jié)果相符。

重組質(zhì)粒大提并稀釋50倍以后在紫外分光光度儀Genespec上測其OD值。

3.4 重組質(zhì)粒測序結(jié)果

pRNAT-H1.1/shuttle-RFP重組質(zhì)粒測序鑒定，結(jié)果顯示重組質(zhì)粒的堿基序列與預(yù)期結(jié)果一致，未發(fā)生堿基突變，說明pRNAT-H1.1/shuttle-RFP重組質(zhì)粒構(gòu)建成功。

參考文獻(xiàn)

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第三篇：基因工程論文

基因工程論文

一． 定義

基因工程（genetic engineering）又稱基因拼接技術(shù)和DNA重組技術(shù)，是以分子遺傳學(xué)為理論基礎(chǔ)，以分子生物學(xué)和微生物學(xué)的現(xiàn)代方法為手段，將不同來源的基因按預(yù)先設(shè)計(jì)的藍(lán)圖，在體外構(gòu)建雜種DNA分子，然后導(dǎo)入活細(xì)胞，以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產(chǎn)新產(chǎn)品?；蚬こ碳夹g(shù)為基因的結(jié)構(gòu)和功能的研究提供了有力的手段

二，基本操作步驟：

1．提取目的基因：一條是從供體，的DNA中直接分離基因；另一條是人工合成基因（1）直接分離基因：最常用的方法是“鳥槍法”，又叫“散彈射擊法”。鳥槍法的具體做法是：用限制酶將供體細(xì)胞中的DNA切成許多片段，將這些片段分別載入運(yùn)載體，然后通過運(yùn)載體分別轉(zhuǎn)入不同的受體細(xì)胞，讓供體細(xì)胞提供的DNA（即外源DNA）的所有片段分別在各個(gè)受體細(xì)胞中大量復(fù)制（在遺傳學(xué)中叫做擴(kuò)增），從中找出含有目的基因的細(xì)胞，再用一定的方法把帶有目的基因的DNA片段分離出來。

（2）工合成基因的方法主要有兩條。一條途徑是以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為模版，反轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需要的基因。另一條途徑是根據(jù)已知的蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測出相應(yīng)的信使RNA序列，然后按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則，推測出它的基因的核苷酸序列，再通過化學(xué)方法，以單核苷酸為原料合成目的基因。

2.目的基因與載體結(jié)合：將目的基因與運(yùn)載體結(jié)合的過程，實(shí)際上是不同來源的DNA重新組合的過程。

3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞：目的基因的片段與運(yùn)載體在生物體外連接形成重組DNA分子后，下一步是將重組DNA分子引入受體細(xì)胞中進(jìn)行擴(kuò)增。

4.目的基因檢測與表達(dá)：在全部的受體細(xì)胞中，真正能夠攝入重組DNA分子的受體細(xì)胞是很少的。必須通過一定的手段對(duì)受體細(xì)胞中是否導(dǎo)入了目的基因進(jìn)行檢測。重組DNA分子進(jìn)入受體細(xì)胞后，受體細(xì)胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達(dá)過程。

三．基因工程應(yīng)用：

1．與醫(yī)藥衛(wèi)生

（1）生產(chǎn)基因工程藥品（2）基因診斷（3）基因治療

2．與農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)

（1）農(nóng)業(yè)：培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)或具特殊用途的動(dòng)植物新品種。

（2）畜牧養(yǎng)殖業(yè)：培育體型巨大、品質(zhì)優(yōu)良的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物；利用外源基因在哺乳動(dòng)物體內(nèi)的表達(dá)獲得人類所需要的各種物質(zhì)，如激素、抗體及酶類等。（3）食品工業(yè)：為人類開辟新的食物來源。

3．與環(huán)境保護(hù)

（1）用于環(huán)境監(jiān)測：用DNA探針可檢測飲水中病毒的含量

（2）用于被污染環(huán)境的凈化：分解石油的“超級(jí)細(xì)菌”；“吞噬”汞和降解土壤中DDT的細(xì)菌；能夠凈化鎘污染的植物；構(gòu)建新的殺蟲劑；回收、利用工業(yè)廢物等。

生物081 馬明臣 0802030119

第四篇：基因工程論文（范文模版）

淺析基因工程技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

動(dòng)物醫(yī)學(xué)專業(yè)

任課教師

指導(dǎo)教師姓名

摘要: 基因工程作為一門理論性與實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科,其方法與技術(shù)已經(jīng)滲透到現(xiàn)代生命科學(xué)的各個(gè)分支領(lǐng)域,成為生命科學(xué)的一門核心技術(shù)?；蚬こ贪S多獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù),不僅內(nèi)容豐富,涉及面廣,實(shí)用性也強(qiáng)?；蚬こ淌峭ㄟ^DNA 重組技術(shù), 獲得具有特殊生物遺傳性狀和功能的遺傳工具生物體, 基因工程技術(shù)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、食品工業(yè)等。本文就基因工程的應(yīng)用現(xiàn)狀綜合闡述。關(guān)鍵詞 : 基因工程;應(yīng)用現(xiàn)狀

0.前言

基因工程技術(shù)是一項(xiàng)極為復(fù)雜的高新生物技術(shù), 它利用現(xiàn)代遺傳學(xué)與分子生物學(xué)的理論和方法, 按照人類所需, 用DNA 重組技術(shù)對(duì)生物基因組的結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行人為修飾或改造, 從而改變生物的結(jié)構(gòu)和功能, 使之有效表達(dá)出人類所需要的蛋白質(zhì)或人類有益的生物性狀[1]?；蚬こ虖恼Q生至今, 僅有30 年的歷史, 然而, 無論是在基礎(chǔ)理論研究領(lǐng)域, 還是在生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用方面, 都已取得了驚人的成績。首先,基因工程給生命科學(xué)自身的研究帶來了深刻的變化。目前科學(xué)家已完成了多種細(xì)胞器的基因組全序列測定工作。其次, 基因工程具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值, 能為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)開辟新途徑。

1.基因工程

1.1 概念

基因工程(又稱DNA 重組技術(shù)、基因重組技術(shù)), 是20 世紀(jì)70 年代初興起的技術(shù)科學(xué), 是用人工的方法將目的基因與載體進(jìn)行DNA重組, 將DNA 重組體送入受體細(xì)胞, 使它在受體細(xì)胞內(nèi)復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯, 獲得目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。這種跨越天然物種屏障, 把來自任何生物的基因置于毫無親緣關(guān)系的新的寄主生物細(xì)胞之中的能力, 是基因工程技術(shù)區(qū)別于其他技術(shù)的根本特征。1.2 基因工程研究內(nèi)容

(1)從復(fù)雜的生物有機(jī)體基因組中, 經(jīng)過酶切消化或PCR 擴(kuò)增等步驟, 分離出

帶有目的基因的DNA 片段。

(2)在體外, 將帶有目的基因的外源DNA 片段連接到能夠自我復(fù)制并具有選擇記號(hào)的載體分子上, 形成重組DNA分子。

(3)重組DNA 分子轉(zhuǎn)移到適當(dāng)?shù)氖荏w細(xì)胞, 并與之一起增殖。

(4)從大量的細(xì)胞繁殖群體中, 篩選出獲得了重組DNA 分子的受體細(xì)胞克隆。(5)從這些篩選出來受體細(xì)胞克隆, 提取出已經(jīng)得到擴(kuò)增的目的基因, 供進(jìn)一步分析研究使用。

(6)將目的基因克隆到表達(dá)載體上, 導(dǎo)入寄主細(xì)胞, 使之在新的遺傳背景下實(shí)現(xiàn)功能表達(dá), 產(chǎn)生出人類所需要的物質(zhì)。

2.基因工程的廣泛應(yīng)用

2.1 在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

2.1.1 抗除草劑的植物基因工程

資料表明, 每年雜草造成的經(jīng)濟(jì)損失占農(nóng)作物總產(chǎn)值的10%-20%左右盡管除草劑的使用, 對(duì)大規(guī)模機(jī)械化耕作, 減少勞力開支和提高量有極為重要的作用, 但一般除草劑的選擇性較差, 即除了殺草以外, 還會(huì)將作物殺死。現(xiàn)在利用生物技術(shù), 將能抵抗除草劑的基因轉(zhuǎn)移到植物中, 獲得抗除草劑的植物, 如美國的孟山都公司將除草劑草甘磷的靶酶(EPSPS)的cDNA 克隆轉(zhuǎn)入油菜[2] , 目前, 已獲得的抗除草劑作物有大豆、棉花、玉米、水稻和甜菜等20 多種。2.1.2 抗蟲的植物基因工程

生物防治害蟲的工作已經(jīng)開展多年, 主要是利用蘇云金桿菌中的毒蛋白(結(jié)晶蛋白)對(duì)害蟲有毒害作用, 使用這些桿菌來控制害蟲?，F(xiàn)在, 人們可以通過克隆這些毒蛋白的基因(Bt 基因)并把這些基因轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞中, 從而獲得能抗蟲的轉(zhuǎn)基因植物。目前, Bt 基因已被轉(zhuǎn)入煙草、番茄、馬鈴薯、水稻、玉米及棉花等多種植物中。1996 年轉(zhuǎn)Bt 基因棉花在美國種植66 萬hm2 經(jīng)中國農(nóng)科院棉花所引進(jìn)在華北試種兩年, 在多點(diǎn)表現(xiàn)突出, 在完全不噴殺蟲劑的情況下, 單產(chǎn)仍然高于噴撒2-3 次殺蟲劑的中國推廣棉花[3] , 顯示出了控制棉鈴蟲的極好前景。2.1.3 動(dòng)物轉(zhuǎn)基因育種

動(dòng)物基因工程研究主要集中在改良家畜、家禽的經(jīng)濟(jì)性狀和通過轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)行藥物或蛋白質(zhì)的生產(chǎn)等方面, 目前已取得了顯著的成就, 先后培育出轉(zhuǎn)基因豬、羊、牛和魚等, 另一種轉(zhuǎn)基因豬是帶有人體基因的豬, 這種轉(zhuǎn)基因豬客望能解決人體移植動(dòng)物器官的遺體排斥問題。隨著動(dòng)物基因工程技術(shù)的逐漸成熟和轉(zhuǎn)人體血紅蛋白的基因豬、轉(zhuǎn)人體血清蛋白的基因山羊等的問世, 不僅能生產(chǎn)出大量人類所需的血紅蛋白、白蛋白等藥物而且為動(dòng)物育種開辟了一條全新的途徑。

2.2 在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 2.2.1 基因工程藥物

利用基因工程技術(shù)開發(fā)新型治療藥物是當(dāng)前最活躍和發(fā)展最快的領(lǐng)域。自1982 年世界第一個(gè)基因工程藥物---重組胰島素投放市場以來, 基因工程藥物就成為制藥行業(yè)的一支奇兵, 每年平均有3-4 個(gè)新藥或疫苗問世, 開發(fā)成功的約50 個(gè)藥品, 諸如人胰島素、忍尿激酶、人生長激素、干擾素、激活劑、乙肝疫苗等廣泛應(yīng)用于治療癌癥、肝炎、發(fā)育不良、糖尿病和一些遺傳病上, 在很多領(lǐng)域特別是疑難病癥上, 起

到了傳統(tǒng)化學(xué)藥物難以達(dá)到的作用[4, 5, 6]。為治愈癌癥正在研制的用單克隆抗體制成的“生物導(dǎo)彈”, 就是按照人類的設(shè)計(jì), 把“生物導(dǎo)彈”發(fā)射出去, 精確的命中癌細(xì)胞, 并炸死癌細(xì)胞, 而不傷害健康的細(xì)胞, 比如專門用于腫瘤的“腫瘤基因?qū)棥钡取？梢? 生物工程藥物將成為21世紀(jì)藥業(yè)的支柱。而脫氧核糖核酸或者基因疫苗的問世, 變革了機(jī)體的免疫方式。如今, 人們翹首關(guān)注困擾人類的艾滋病病毒疫苗的早日問世。

盡管目前誘變育種技術(shù)仍是改良微生物工業(yè)生產(chǎn)菌種的主要手段,但是基因工程技術(shù)在改良工業(yè)生產(chǎn)菌種方面已有成功的報(bào)道。最常見的是將控制藥物合成關(guān)鍵步驟的酶基因克隆,通過適當(dāng)?shù)妮d體轉(zhuǎn)移到原生產(chǎn)菌中,以使控制限速步驟的酶水平,從而提高產(chǎn)量。Malmberg等[7]構(gòu)建了一種帶有編碼賴氨酸ε-氨基轉(zhuǎn)移酶基因(lysine-ε-aminotranster-ase,LAT)這種控制Streptomyces clavuligerus生物合成頭霉素C的限速步驟的關(guān)鍵酶的基因(lat)的高拷貝質(zhì)粒,并轉(zhuǎn)入這種頭霉素產(chǎn)生菌,使LAT提高活力提高了4倍,在2 L發(fā)酵罐中產(chǎn)生頭霉素的能力是原來的2倍,重組菌胞外LAT產(chǎn)物α-氨基己二酸的積累量也比原受體

菌高。伊維菌素(ivermectins)是一個(gè)市場很大的抗蟲

抗生素,其前體阿弗米丁(avermectins)的產(chǎn)生菌種的發(fā)酵液中有8個(gè)以上的組分,其中只有B1a組分才是制備伊維菌素的原料。Ikeda等[8]經(jīng)過近十年的努力,已將阿弗米丁的生物合成基因簇全部搞清,并經(jīng)過誘變與DNA重組,獲得了僅產(chǎn)阿弗米丁B2a單一組分和B1a、B2a組份的重組工程菌,這不僅大大提高了阿弗米丁有效組分的發(fā)酵效價(jià),且給提取、精制、半合成等后處理工序帶來了很大的便利?？梢灶A(yù)見,隨著對(duì)各種工業(yè)生產(chǎn)的微生物藥物生物合成途徑的深入了解以及基因重組技術(shù)的不斷進(jìn)展,應(yīng)用基因工程方法定向構(gòu)建高產(chǎn)菌株的成功實(shí)例將越來越多。在抗生素發(fā)酵過程中供氧往往是一個(gè)限制因素,充足的氧氣供給是藥物工業(yè)發(fā)酵穩(wěn)定和提高產(chǎn)量,降低成本的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的解決方法如增加通氣量等對(duì)設(shè)備要求高,能量消耗大。20世70年代末在專性好氧菌透明顫(Vitreoscilla)中發(fā)現(xiàn)了血紅蛋白(VHb),它能促進(jìn)氧氣擴(kuò)散到細(xì)胞末端氧化酶上。于是人們想到了將其基因Vgb克隆到其它微生物中,以促進(jìn)微生物在低氧條件下生長。

1988年Khosla等[9]從Vitreoscilla中分離出Vgb基因并將之轉(zhuǎn)入大腸桿菌(E·coli),提高了大腸桿菌在溶氧量低于5%時(shí)對(duì)氧的利用率。目前已用克隆表達(dá)VHb的方法提高了放線紫紅素、頭孢霉素C、紅霉素等產(chǎn)生菌及青霉素酰化酶基因工程菌的產(chǎn)量[10]。血紅蛋白基因工程的研究和應(yīng)用,必將對(duì)抗生素工業(yè)和其它重組藥物發(fā)酵工業(yè)的節(jié)能等帶來美好的前景。作為半合成頭孢菌素類抗生素重要原料的7-氨基頭孢烷酸（7-ACA),目前國內(nèi)外仍以化學(xué)裂解頭孢菌素C的工藝路線為主。國內(nèi)外已報(bào)道可用經(jīng)由GL-7-ACA的二步法(化學(xué)/酶法或二步酶法)來生產(chǎn)7-ACA,與化學(xué)裂解法相比不僅收率提高,且能大大減少環(huán)境污染,簡化生產(chǎn)工藝。但二步法中關(guān)鍵的GL-7-ACA?；冈诩賳伟斜磉_(dá)量低而且分離純化困難,限制了這種方法的應(yīng)用。通過將GL-7-ACA?；富蜣D(zhuǎn)入大腸桿菌中表達(dá)恰好可以解決這一問題[11]。最近又報(bào)道可將編碼2個(gè)酶的基因直接轉(zhuǎn)入頭孢菌素C的生產(chǎn)菌種中,使其在發(fā)酵時(shí)直接產(chǎn)生7-ACA。調(diào)節(jié)基因在藥物的生物合成中也起著重要作用,增加調(diào)節(jié)基因的基因量能夠大幅提高藥物產(chǎn)量。Hopwood等將放線紫紅素生物合成的一個(gè)調(diào)節(jié)基因actⅡ?qū)朐a(chǎn)生菌,盡管基因的拷貝數(shù)僅增加了2倍,放線紫紅素的產(chǎn)量卻增加了30~40倍。某些抗生素生產(chǎn)菌的產(chǎn)量不高,是由于其自

身對(duì)該抗生素的抗性不高。因此,利用高拷貝質(zhì)粒的基因量效應(yīng),增加菌種對(duì)自身產(chǎn)生的抗生素的抗性,可能增加抗生素的產(chǎn)量。例如,將氨基糖苷-6-乙酰轉(zhuǎn)移酶基因?qū)肟敲顾睾托旅顾禺a(chǎn)生菌,由于提高了對(duì)氨糖類抗生素的抗性,產(chǎn)量提高了2~6倍 2.2.2 基因治療

基因治療是指由于某種基因缺陷引起的遺傳病通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)而得到糾正。臨床實(shí)踐已經(jīng)表明: 基因治病已經(jīng)變革了整個(gè)醫(yī)學(xué)的預(yù)防和治療領(lǐng)域。比如白癡病, 用健康的基因更換或者矯正患者的有缺損的基因, 就有可能根治這種疾病?，F(xiàn)在已知的人類遺傳病約有4000種, 包括單基因缺陷和多基因的綜合癥。運(yùn)用基因工程技術(shù)或基因打靶的手段, 將病毒的基因殺滅, 插入矯正基因, 得以治療、校正和預(yù)防遺傳疾病的目的。目前, 基因治療已擴(kuò)大到腫瘤、心血管系統(tǒng)疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等的治療[12]。人類也已成功實(shí)現(xiàn)了腎、心、肝、胰、肺等器官的移植, 也有雙器官和多器官的聯(lián)合移植。

基因治療有兩種途徑: 一是體細(xì)胞的基因治療, 一是生殖細(xì)胞的基因治療。由于生殖細(xì)胞的基因治療操作技術(shù)異常復(fù)雜, 又涉及倫理緩行之理充足, 故尚無人涉足[13]。基因工程是20 世紀(jì)生命科學(xué)中最偉大的成績, 開辟了生命科學(xué)的新紀(jì)元。經(jīng)過幾十年的發(fā)展, 基因工程技術(shù)已成為一個(gè)巨大的朝陽產(chǎn)業(yè), 它可以超越動(dòng)物、植物、微生物之間的界限, 創(chuàng)造出新的生物類型?；蚬こ滩粌H在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用廣泛, 而且也廣泛應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、冶金、環(huán)保、資源、能源、畜牧漁業(yè)等領(lǐng)域, 為人類的豐衣足食和健康長壽提供了持續(xù)的實(shí)用價(jià)值很高的產(chǎn)品, 發(fā)展前景極為廣闊。

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—談基因工程技術(shù)如何應(yīng)用于植物

摘要：通過基因工程改良品種在未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中日益顯示出巨大潛力。盡管科學(xué)家們對(duì)轉(zhuǎn)基因植物的爭論仍在繼續(xù)，但可以肯定的是，轉(zhuǎn)基因植物作為一項(xiàng)新興的生物技術(shù)的產(chǎn)物，在解決日益膨脹的地球人吃飯問題和在解決長期困惑人類發(fā)展的資源短缺、環(huán)境惡化、經(jīng)濟(jì)衰退三大難題中起著越來越重要的作用。本文綜述了基因工程技術(shù)在植物中的應(yīng)用，就轉(zhuǎn)基因植物的技術(shù)、發(fā)展、安全性和發(fā)展前景作了探討。

關(guān)鍵詞：基因工程技術(shù)；轉(zhuǎn)基因植物；安全性；發(fā)展前景

所謂轉(zhuǎn)基因植物是指利用基因工程技術(shù)，在離體條件下對(duì)不同生物的DNA進(jìn)行加工，并按照人們的意愿和適當(dāng)?shù)妮d體重新組合，再將重組DNA轉(zhuǎn)入生物體或細(xì)胞內(nèi)，并使其在生物體內(nèi)或細(xì)胞內(nèi)表達(dá)的植物。自1983年首次獲得轉(zhuǎn)基因植物以來，轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展十分迅速，成功的轉(zhuǎn)基因植物已達(dá)60多種，在世界上批準(zhǔn)進(jìn)入田間試驗(yàn)的轉(zhuǎn)基因植物已超過500例。

1植物的轉(zhuǎn)基因技術(shù)

由于植物的體細(xì)胞具有全能性，即單個(gè)的細(xì)胞經(jīng)過合適培養(yǎng)后可以生成完整的植株。將分離能夠編碼所需產(chǎn)物的DNA片段克隆到適當(dāng)?shù)妮d體DNA中形成重組DNA，利用細(xì)菌繁殖擴(kuò)增重組DNA并將重組DNA中的目的基因?qū)胨璧呐嘤闹参锛?xì)胞中，篩選出所需要的細(xì)胞，通過細(xì)胞的全能性將轉(zhuǎn)基因植株大規(guī)

模種植。

其中外源基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法可分為DNA直接轉(zhuǎn)化和以載體為媒介的基因轉(zhuǎn)化。基因的直接轉(zhuǎn)移是通過物理化學(xué)法將外源基因轉(zhuǎn)入受體植物細(xì)胞的技術(shù)。常用的方法有化學(xué)刺激法、脂質(zhì)體法、顯微注射法和基因槍法等。其原理是利用物理化學(xué)方法暫時(shí)改變膜通透性，使DNA進(jìn)入細(xì)胞，并最終整合到植物基因組中。

以載體為媒介的基因轉(zhuǎn)化即使通過農(nóng)桿菌或植物病毒介導(dǎo)感染受體植物將外源基因轉(zhuǎn)入植物細(xì)胞的技術(shù)。目前，載體法主要包括土壤農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒、Ri質(zhì)粒及植物DNA病毒等介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化法。

2轉(zhuǎn)基因植物的篩選與檢測

通過轉(zhuǎn)基因的方法將目的基因轉(zhuǎn)入目的植物的細(xì)胞后，轉(zhuǎn)化細(xì)胞與非轉(zhuǎn)化細(xì)胞相比都只占少數(shù)，兩者存在競爭，而轉(zhuǎn)化細(xì)胞的競爭力通常比非轉(zhuǎn)化細(xì)胞弱，因此必須對(duì)轉(zhuǎn)化細(xì)胞進(jìn)行篩選和檢測。

在構(gòu)建重組DNA時(shí)，人們已經(jīng)引入了標(biāo)記基因以對(duì)轉(zhuǎn)化子選擇和鑒定。報(bào)告基因由于其表達(dá)產(chǎn)物易于檢測，已廣泛用于轉(zhuǎn)基因植物中。根據(jù)報(bào)告基因編碼特點(diǎn)，大致分為兩類：抗性基因和編碼催化人工底物產(chǎn)生顏色變化的酶基因或發(fā)光基因。根據(jù)檢測的不同階段區(qū)分，有DNA檢測法、RNA檢測法及蛋白質(zhì)檢測法。DNA檢測法只能檢測到外源基因是否已經(jīng)整合到植物基因組中，而RNA檢測法得到的結(jié)果可判定外源基因是否轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)檢測法則可檢測出外源基因是否翻譯。

3改進(jìn)轉(zhuǎn)基因的技術(shù)

隨著植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)的創(chuàng)立和發(fā)展，許多具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的農(nóng)作物獲得了轉(zhuǎn)基因植株，植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)成為植物育種的一個(gè)重要手段，但仍有許多問題阻礙了轉(zhuǎn)基因技術(shù)在生產(chǎn)上的廣泛的應(yīng)用。將外源DNA導(dǎo)入植物細(xì)胞后，只有外源DNA在宿主細(xì)胞及其子代細(xì)胞中穩(wěn)定整合和有效的表達(dá)，才能培育出具有新的遺傳性狀的轉(zhuǎn)基因植物。大量研究表明外源基因在轉(zhuǎn)基因植物中有的能正常表達(dá)，有的表達(dá)量很低，甚至不表達(dá)，而且在不同的植株個(gè)體之間也存在著明顯差異。所以提高轉(zhuǎn)基因的表達(dá)，減少轉(zhuǎn)基因的失活是轉(zhuǎn)基因技術(shù)的一個(gè)重要內(nèi)容。提高外源基因表達(dá)水平的措施有: 3.1農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化方法由于其產(chǎn)生的拷貝數(shù)相對(duì)較少，可以在一定程度上避免這個(gè)問題。

3.2使用信號(hào)肽，每種植物蛋白質(zhì)的作用空間位置都是不同的，蛋白質(zhì)分子的定向運(yùn)輸需要特殊多肽信號(hào)的引導(dǎo)作用。3.3選擇強(qiáng)啟動(dòng)子和誘導(dǎo)型啟動(dòng)子

3.4使用強(qiáng)終止子 常用的終止子時(shí)CaMV35S終止子和根瘤土壤桿菌T-DNA的胭脂氨基酸合成酶基因的nos終止子。

3.5消除甲基化的影響 在載體上加上去甲基化功能的序列以防止甲基化。3.6使用植物偏愛的密碼子 3.7使用MAR序列 3.8使用增強(qiáng)子

3.9對(duì)外源基因進(jìn)行修飾和改造 3.10以葉綠體作為轉(zhuǎn)化受體 3.11使用一些病毒編碼蛋白

3.12在有性生殖后代中篩選單拷貝植株

4基因工程在農(nóng)作物上的應(yīng)用

4.1抗蟲轉(zhuǎn)基因作物

最早獲得的轉(zhuǎn)Bt（蘇云金桿菌）毒素基因植物是煙草和番茄，隨后Bt毒素基因相繼被轉(zhuǎn)化到許多其他農(nóng)作物中，如棉花、水稻、玉米等，獲得了一大批具良好抗蟲性的轉(zhuǎn)基因植物品種。4.2抗病毒作物

植物病毒感染時(shí)一個(gè)嚴(yán)重的問題，它可導(dǎo)致農(nóng)作物生長緩慢、產(chǎn)量降低和質(zhì)量減退。轉(zhuǎn)基因植物的成功使作物抗病毒成為可能并加速了作物抗病育種的研究進(jìn)程。自1986年P(guān)owel-Abel首次將煙草花葉病毒（TMV）外殼蛋白（Cp）基因?qū)霟煵?，培育出抗TMV植株以來，已經(jīng)將許多 病毒成功的構(gòu)建了多種抗病毒植株，近幾年的研究結(jié)果表明病毒外殼蛋白在系統(tǒng)雜交保護(hù)中起著重要的作用，插入一段已克隆的CP基因可以延緩病毒的發(fā)展和阻止病毒在轉(zhuǎn)基因植株中進(jìn)一步傳播。

4.3抗細(xì)菌和真菌作物

細(xì)菌和真菌病在全部植物病害中造成的損失最大，很多科學(xué)家都在嘗試從植物的生物體內(nèi)尋找抗病原菌的蛋白及其基因，并將其用于植物基因工程。自1980年，瑞典科學(xué)家首次從美國惜古比天蠶種成功分離了3種誘導(dǎo)型的殺菌肽進(jìn)行了深入的研究。它們對(duì)很多種植物病原菌有較強(qiáng)的殺傷作用。現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，殺菌肽作用于細(xì)胞的細(xì)胞膜，破壞膜的完整性，造成離子通道，最終導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)含物泄露。目前，殺菌肽基因工程已經(jīng)在煙草、馬鈴薯等植物上有了初步報(bào)道。

4.4抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物

人類自有農(nóng)業(yè)起就一直跟雜草作斗爭，它是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的大敵，但由于它具有較強(qiáng)的生態(tài)適應(yīng)性和抗逆性，所以給雜草的防治帶來了困難。在大量使用化學(xué)除草劑的同時(shí)往往會(huì)對(duì)作物造成一定的傷害。為此人們?cè)谘芯靠钩輨┗?，將該基因轉(zhuǎn)入植物，在噴施除草劑殺死雜草時(shí)，不傷害作物。20世紀(jì)80年代中期，抗除草劑基因被轉(zhuǎn)入了作物體內(nèi)，從而獲得了抗除草劑的轉(zhuǎn)基因大豆、棉花、玉米、油菜、小麥等。

4.5抗非生物脅迫作物

干旱時(shí)困擾農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素之一，它給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來巨大的損失，這種損失甚至是毀滅性的。CMO基因是合成乙酰-甜菜堿第一步反應(yīng)關(guān)鍵酶的基因，具有很強(qiáng)的抗旱性。Rathinasabathi等獎(jiǎng)煙草中的CMO基因?qū)胨局校@得抗旱性較強(qiáng)的轉(zhuǎn)基因水稻?？梢韵嘈旁谖磥砼嘤龅哪秃档男伦魑锲贩N應(yīng)該是轉(zhuǎn)入多種共同作用的外源基因。

5轉(zhuǎn)基因植物的安全性

..5．1轉(zhuǎn)基因植物的優(yōu)缺點(diǎn) 關(guān)于轉(zhuǎn)基因植物及其安全性問題，是近年來的熱 門話題，但目前國際上沒有統(tǒng)一說法，爭論不一。其主要優(yōu)點(diǎn)：①增加食物供應(yīng)，解決糧食短缺；②減少農(nóng)藥使用，避免環(huán)境污染；③降低生產(chǎn)成本，降低食物售價(jià)；④增加食物營養(yǎng)，提高附加價(jià)值；⑤增加食物種類，提升食物品質(zhì)；⑥提高生產(chǎn)效率，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。其主要缺點(diǎn)：①可能對(duì)蝴蝶等昆蟲造成傷害； ②可能影響周邊植物的生長；③可能使昆蟲或病菌在演化中增加抵抗力或產(chǎn)生新的物種，因此有可能會(huì)傷害作物。..5．2轉(zhuǎn)基因食品的安全性和可接受性

隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展，轉(zhuǎn)基因食品的安全性越來越受到人們的關(guān)注。轉(zhuǎn)基因食品與傳統(tǒng)食品相比，區(qū)別在于：首先它含有利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)導(dǎo)人的外源基因；其次可能存在外源基因在受體內(nèi)的表達(dá)產(chǎn)物。由于這兩種成分的不確定性以及由

此引起的次級(jí)效應(yīng)，對(duì)人類健康可能有潛在的危害。目前人t fx轉(zhuǎn)基因食品生物的擔(dān)憂基本上可以歸納為3類：(1)轉(zhuǎn)基因食品里加入的新基因無意中對(duì)消費(fèi)者造成的健康危害；(2)轉(zhuǎn)基因作物中的新基因?qū)κ澄镦溒渌h(huán)節(jié)無意中造成的不良后果；(3)人為強(qiáng)化轉(zhuǎn)基因作物的生存競爭性，對(duì)自然界生物多樣性的影響。其中人們最為擔(dān)心的是轉(zhuǎn)基因食品對(duì)人體健康是否安全，轉(zhuǎn)基因食品與常規(guī)食品比較有無不安全的成分。這就需要對(duì)其主要營養(yǎng)成分、微量營養(yǎng)成分、抗?fàn)I養(yǎng)因子的變化、有無毒性物質(zhì)、有無過敏性蛋白以及轉(zhuǎn)入基因的穩(wěn)定性和插入突變進(jìn)行檢測。另外是人們對(duì)..“基因逃逸”的擔(dān)心。所謂..“基因逃逸”，就是指微生物之間可以通過轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)化、接合進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移。人們主要是擔(dān)心轉(zhuǎn)基因作物及基因食品的有害基因是否會(huì)逃逸到人體或環(huán)境中，加快抗藥性問題。如野生植物種通過受粉可能會(huì)完成抗除草劑的基因改良，會(huì)變成..“超級(jí)雜草”，由此形成的具有非自然抗逆性的植物對(duì)那些以其為生的動(dòng)物們來說，可能會(huì)導(dǎo)致生物鏈的斷裂。

6轉(zhuǎn)基因植物的發(fā)展前景

轉(zhuǎn)基因植物在人類發(fā)展史上，是人類對(duì)自然的認(rèn)識(shí)和改造的結(jié)果，必將對(duì)人類的生存帶來重大影響。隨著人們對(duì)遺傳本質(zhì)認(rèn)識(shí)的深化和生物技術(shù)水平的不斷提高，大量的轉(zhuǎn)基因植物不斷涌現(xiàn)。通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)來改良作物的品質(zhì)是一個(gè)不可阻擋的趨勢(shì)，因?yàn)楝F(xiàn)在有許多問題是無法通過常規(guī)育種來解決的，特別是耐旱、耐貧瘠等作物品種的培育。例如非洲的沙漠地區(qū)，如果按照現(xiàn)在的育種手段，它的糧食產(chǎn)量根本不可能滿足基本生活保證，人們現(xiàn)在 寄希望于通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)生產(chǎn)一些比較耐旱、耐貧瘠的作物，以解決因?yàn)橥恋乜筛娣e的減少而給人類帶來的壓力。另外，轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以改良作物的營養(yǎng)成分，現(xiàn)在非常知名的一個(gè)例子就是瑞士聯(lián)邦技術(shù)研究所成功開發(fā)的金色大米，它是通過將胡蘿卜素合成途徑的關(guān)鍵基因轉(zhuǎn)到水稻中去，生產(chǎn)出的大米是金黃色的，這種水稻含有VA的合成原料，在解決吃飯問題的同時(shí)有助于治療因缺乏VA而導(dǎo)致的眼睛失明等疾病，這對(duì)于發(fā)展中國家非常重要。因此轉(zhuǎn)基因技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景。但是，在大力發(fā)展轉(zhuǎn)基因食品的同時(shí)，應(yīng)建立完善的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品評(píng)價(jià)和監(jiān)控體系。1 993年，世界經(jīng)濟(jì)合作與開發(fā)組織發(fā)表了..“現(xiàn)代生物技術(shù)食品的安全評(píng)價(jià)——概念和原則”，提出了..“質(zhì)量等同性概念”，其含義是..“當(dāng)某個(gè)由轉(zhuǎn)基因技術(shù)生產(chǎn)的新食品的各項(xiàng)主要特征(分子學(xué)特征、遺傳形狀、主要營養(yǎng)成分等)與現(xiàn)有食品大致相同，則認(rèn)為該新食品的安全性也與現(xiàn)有食品大體等同?！蔽覈灿? 993年、1 996年和2 001年分別頒布了有關(guān)條例和規(guī)定，要求對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的試驗(yàn)、生產(chǎn)、應(yīng)用等實(shí)行生產(chǎn)許可證和經(jīng)營許可證制度，同時(shí)對(duì)違規(guī)試驗(yàn)、生產(chǎn)、應(yīng)用、進(jìn)出口轉(zhuǎn)基因食品的機(jī)構(gòu)和人員，規(guī)定了嚴(yán)厲的處罰措施。但如何維護(hù)消費(fèi)者的知情權(quán)，對(duì)轉(zhuǎn)基因食品實(shí)行標(biāo)志制，如何加強(qiáng)對(duì)進(jìn)口轉(zhuǎn)基因食品的檢驗(yàn)監(jiān)管，保證我國的食品衛(wèi)生安全等尚需進(jìn)一步完善，加強(qiáng)研究。

綜上所述，基因工程技術(shù)作為一項(xiàng)新興的生物技術(shù)，其發(fā)展趨勢(shì)不可阻擋。但科學(xué)技術(shù)是把雙刃劍的理論同樣適合轉(zhuǎn)基因植物。為此，我們應(yīng)該適當(dāng)借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，建立一套既符合中國國情，又與國際接軌，且科學(xué)合理的基因安全評(píng)價(jià)和監(jiān)控體系，為日后我國轉(zhuǎn)基因植物走向世界奠定基礎(chǔ)。

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高等教育出版社 2010.3（4）談家楨．基因工程．北京：農(nóng)業(yè)出版社，1979．..基因工程抗體研究進(jìn)展及其臨床應(yīng)用

摘要：基因工程抗體是繼多克隆抗體和單克隆抗體之后的第三代抗體，近年來隨著生物工程技術(shù)的發(fā)展，許多基因工程抗體陸續(xù)問世，本文詳細(xì)介紹了基因工程抗體的研究進(jìn)展，概述了基因工程抗體在臨床方面的明顯優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用潛力。關(guān)鍵詞：基因工程抗體；研究進(jìn)展；臨床引用

Advances in Genetic Engineering Research and Clinical

Application of Antibody

Student majoring in Professional Veterinary Medicine Name DongChuanJun

Tutor Name MinLingJiang

Abstract:Genetic engineering antibody is the third generation antibody after polyclonal antibody and monoclonal antibody.In recent years,with the development of bio-engineering techniques,many genetically engineered antibodies have been presented to the public,and this article elaborates on research progress of the genetic engineering antibody,and its obvious advantages and potentials in clinical application.Key words: Genetically engineered antibodies;Research;Clinical application.轉(zhuǎn)基因技術(shù)迅速發(fā)展，其應(yīng)用和發(fā)展的領(lǐng)域日益夸大。但轉(zhuǎn)基因技術(shù)的弊端日益凸現(xiàn)，引起眾多關(guān)注的目光。就轉(zhuǎn)基因技術(shù)本身而言，社會(huì)各界對(duì)它的態(tài)度各有異同。不同的國家不同的民族和不同的個(gè)體對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的態(tài)度大相徑庭。如何看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)？如何去應(yīng)用和發(fā)展轉(zhuǎn)基因技術(shù)？這些都是我們亟待解決的問題。基因工程抗體介紹

1.1 基因工程簡介

基因工程抗體是借助DNA重組和蛋白質(zhì)工程技術(shù)，在基因水平對(duì)免疫球蛋白分子進(jìn)行切割、拼接、修飾和重新組裝的一種新型抗體。所制備的抗體去除或減少了可引起副作用的無關(guān)結(jié)構(gòu)，但保留天然抗體的特異性和主要生物學(xué)活性，并可賦予抗體分子以新的生物學(xué)活性的總稱【1】。

由于目前制備的抗體均為鼠源性臨床應(yīng)用時(shí)，對(duì)人是異種抗原，重復(fù)注射可使人產(chǎn)生抗鼠抗體，從而減弱或失去療效，并增加了超敏反應(yīng)的發(fā)生，因此，在 80 年代早期，人們開始利用基因工程制備抗體，以降低鼠源抗體的免疫原性及其功能[2]。目前多采用人抗體的部分氨基酸序列代替某些鼠源性抗體的序列，經(jīng)修飾制備基因工程抗體，稱為第三代抗體[3]。1.2 基因工程抗體種類

基因工程抗體主要包括嵌合抗體、人源化抗體、完全人源抗體、單鏈抗體、雙特異性抗體等。

1.2.1 嵌合抗體

嵌合抗體（chimeric atibody）是最早制備成功的基因工程抗體。它是由鼠源性抗體的V區(qū)基因與人抗體的C區(qū)基因拼接為嵌合基因，然后插入載體，轉(zhuǎn)染骨髓瘤組織表達(dá)的抗體分子【4】。因其減少了鼠源成分，從而降低了鼠源性抗體引起的不良反應(yīng)，并有助于提高療效。

1.2.2 人源性抗體

是將人抗體的CDR代之以鼠源性單克隆抗體的CDR，由此形成的抗體，鼠源性只占極少，稱為人源化抗體。

1.2.3 完全人源化抗體

采用基因敲除術(shù)將小鼠Ig基因敲除，代之以人Ig基因，然后用Ag免疫小鼠，再經(jīng)雜交瘤技術(shù)即可產(chǎn)生大量完全人源化抗體。

1.2.4 單鏈抗體

是將Ig的H鏈和L鏈的V區(qū)基因相連，轉(zhuǎn)染大腸桿菌表達(dá)的抗體分子，又稱單鏈FV（single chain fragment of variable region,sFv）。SFv穿透力強(qiáng)，易于進(jìn)入局部組織發(fā)揮作用。

1.2.5 雙特異性抗體

將識(shí)別效應(yīng)細(xì)胞的抗體和識(shí)別靶細(xì)胞的抗體聯(lián)結(jié)在一起，制成雙功能性抗體，稱為雙特異性抗體。如由識(shí)別腫瘤抗原的抗體和識(shí)別細(xì)胞毒性免疫效應(yīng)細(xì)胞（CTL細(xì)胞、NK細(xì)胞、LAK細(xì)胞）表面分子的抗體（CD3抗體或CD16抗體）制成的雙特異性抗體，有利于免疫效應(yīng)細(xì)胞發(fā)揮抗腫瘤作用?；蚬こ炭贵w的研究進(jìn)展

2.1抗體工程的發(fā)展

最近，美FD強(qiáng)調(diào)：目前在臨床試驗(yàn)中基因工程抗體約占生物制劑的30%。重組抗體的體積越來越小，或被重新構(gòu)建成多價(jià)分子，或與其它分子相融合，如放射性核素、毒素、酶、脂質(zhì)體和病毒的藥劑設(shè)計(jì)成為可能。

【5】

。重組技術(shù)的出現(xiàn)使篩選、人源化、抗體的生產(chǎn)得到革新，并取代雜交瘤技術(shù)，從而使以抗體為基礎(chǔ)

圖1：抗體的發(fā)展

2.2目前基因工程抗體制備的主要方法 2.2.1人鼠嵌合抗體

主要是利用基因重組技術(shù)，把鼠抗體的重輕鏈可變區(qū)部分與人抗體重輕鏈恒定區(qū)的進(jìn)行重組，減少鼠源結(jié)構(gòu)，增加人源結(jié)構(gòu)，而保持抗體與原抗原的特異性結(jié)合【6】。

1.首先把小鼠編碼Ig重輕鏈的基因剔除。2.制備表達(dá)人的Ig重輕鏈的轉(zhuǎn)基因小鼠。

3.上二種小鼠回交，獲得只表達(dá)人Ig重輕鏈的基因的小鼠。當(dāng)用抗原免疫后，小鼠可產(chǎn)生完全人源抗體。2.2.2 噬菌體抗體庫技術(shù)

1.人的Ig重輕鏈可變區(qū)基因片段展示在噬菌體表面,組成抗體庫。2.過噬菌體把抗體的表型和基因型相偶聯(lián)，易進(jìn)行分子克隆和基因操作。3.抗體庫的來源影響篩選結(jié)果（免疫和正常人）。4.高通量篩選與抗原結(jié)合的抗體，但親和力低。2.2.3 用人的骨髓瘤細(xì)胞直接制備全人抗體

由于骨髓瘤細(xì)胞穩(wěn)定性高和融合率高，所以要建立好的人骨髓瘤細(xì)胞。2.2.4 B細(xì)胞永生化技術(shù)

用EB病毒將人淋巴細(xì)胞永生化可產(chǎn)生分泌抗體的B細(xì)胞克隆【7】。這一技術(shù)較為成熟，但是存在抗體分泌不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，限制了其應(yīng)用。或直接分離分泌抗體的B細(xì)胞,用PCR獲得重輕連,構(gòu)建全人抗體。2.3抗體藥物發(fā)展現(xiàn)狀

1.FDA已批準(zhǔn)上市的抗體藥物。

2.SFDA(中國)已批準(zhǔn)上市及臨床研究的的抗體藥物。2.4工程抗體的未來發(fā)展與展望 2.4.1單克隆抗體的市場需求

圖2：單抗體市場的預(yù)測與分析 3.基因工程抗體藥物的應(yīng)用

隨著生物工程技術(shù)的發(fā)展，許多基因工程抗體 陸續(xù)問世，并在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的許多方面都具應(yīng)用潛力，如病毒感染、腫瘤、自身免疫性疾病、同種異體移植物注射、哮喘、中風(fēng)和青光眼治療，尤其在診斷和治療腫瘤性疾病及抗感染方面優(yōu)勢(shì)明顯。

3.1基因工程抗體藥物的臨床應(yīng)用

3.1.1 在腫瘤性疾病診療方面的應(yīng)用

放射性標(biāo)記抗體在腫瘤影像和治療中很重要，并可有效進(jìn)行藥代動(dòng)力學(xué)評(píng)估．以標(biāo)記抗體注入人體內(nèi)顯示腫瘤部位抗原與抗體結(jié)合的放射濃集稱放射免疫顯像，由于基因工程抗體如單鏈抗體、Fab片段等分子量小、能很快清除、組織穿透力強(qiáng)，所以更適于放射免疫顯像【8】。

惡性腫瘤的導(dǎo)向治療，是通過重組技術(shù)將抗腫瘤相關(guān)抗原的抗體與多種分子

融合，這些分子在抗體結(jié)合靶分子后可提供重要輔助功能．這些分子包括：放射性核素、細(xì)胞毒藥物、毒素、小肽、蛋白、酶和用于基因治療的病毒．對(duì)腫瘤治療來說，設(shè)計(jì)的雙特異性抗體可有效針對(duì)低水平的腫瘤相關(guān)抗原，并將細(xì)胞毒物質(zhì)輸送到腫瘤細(xì)胞．此外，抗體還可與攜帶藥物的脂質(zhì)體、各種PEG偶聯(lián)，從而增強(qiáng)體內(nèi)運(yùn)輸和藥代動(dòng)力學(xué)。作為免疫脂質(zhì)體，轉(zhuǎn)鐵蛋白受體抗體可使藥物通過血腦屏障到達(dá)大腦．抗體酶復(fù)合物作為前體藥物也被用于基礎(chǔ)腫瘤治療。3.1.2基因工程抗體的抗感染作用

預(yù)防和治療感染性疾病常用的藥物是疫苗和抗生素，但對(duì)于一些尚無有效預(yù)防及治療手段的感染性疾病如 SARS、AIDS等，抗體治療可做為首選方案。如在治療AIDS方面，利用抗體工程技術(shù)已成 功地制備出HIV病毒整合菌的單鏈抗體ScAb2219，對(duì)HIV病毒感染的早期和晚期具有有效的抑制作用，并可望成為S基因治療的有效手段。呼吸道合胞病毒(RSV)易引起嬰兒呼吸道疾病，如細(xì)支氣管炎和肺炎，并可引起嚴(yán)重的并發(fā)癥，目前已有人源化單克隆抗體Palivizumab經(jīng)美國FDA批準(zhǔn)上市，臨床實(shí)驗(yàn)證明無毒、副反應(yīng)，并可顯著降低嬰兒的住院率。我國率先建立了針對(duì)SARS的基因工程抗體庫，這對(duì)于 SARS的預(yù)防、診斷和治療都將起到重要作用和深遠(yuǎn)影響。對(duì)于中和其它病原分子，F(xiàn)DA已批準(zhǔn) Fab單體分子作為抗蛇毒藥物；scFv片段和寡克隆復(fù)合物作為抗細(xì)菌毒素藥物。3.1.3 細(xì)胞內(nèi)抗體

隨著細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和抗體工程技術(shù)的發(fā)展，誕生了細(xì)胞內(nèi)抗體技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)是指在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)并被定位于亞細(xì)胞區(qū)室如胞核、胞漿或某些細(xì)胞器，與特定的靶分子作用從而發(fā)揮生物學(xué)功能的一類新的工程抗體。最典型的是 scFv，被稱為內(nèi)抗體。胞內(nèi)抗體技術(shù)主要應(yīng)用在抑制病毒復(fù)制特別是 HIV-1復(fù)制、腫瘤基因治療方面，現(xiàn)已逐漸拓展到中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病、移植排斥和自身免疫性疾病等領(lǐng)域。體外培養(yǎng)來源于無關(guān)供體的角質(zhì)形成細(xì)胞同種移植物用于嚴(yán)重的燒傷病人的治療，往往會(huì)引起排斥反應(yīng)，而MHCI類分子是引起移植排斥的重要抗原。Mhashikar等用編碼抗 MHC I單鏈抗體的腺病毒轉(zhuǎn)染角質(zhì)形成細(xì)胞，結(jié)果顯示明顯降低了MHCI的表達(dá)，細(xì)胞內(nèi)抗體介導(dǎo)的表型敲除是否有利于同種移植物的存活還需要進(jìn)一步研究。

3.1.4 用于未來診斷的生物傳感器和微矩陣技術(shù)

生物傳感器和微陣列技術(shù)在不久以后將有可能成為主要的體外診斷技術(shù)．對(duì)于大量診斷試劑盒，抗體有高敏感性和高特異性．從最初的玻璃界面到現(xiàn)在的多種蛋白親和界面，用于診斷的抗體微矩陣界面不斷發(fā)展．隨著體外機(jī)械人的出現(xiàn)，這一技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)展，并用于微生物污染、寄生蟲和生物病原體的檢測。

3.2基因工程抗體藥物的應(yīng)用領(lǐng)域

1.腫瘤導(dǎo)向治療；

2.哮喘、銀屑病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、紅斑狼瘡、急性心梗、膿毒癥、多發(fā)性硬化癥及其他自身免疫性疾??； 3.心腦血管疾病； 4.感染性疾?。?5.“生物導(dǎo)彈”

4.基因工程技術(shù)的發(fā)展方向

針對(duì)基因工程抗體藥物的應(yīng)用，明確基因工程技術(shù)的發(fā)展方向，從而讓基因工程抗體對(duì)我們更有利[9]。

1.開發(fā)針對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)、腫瘤、心血管系統(tǒng)、艾滋病及免疫缺陷等重大疾病的多肽、蛋白質(zhì)和核酸等新生物技術(shù)產(chǎn)品；

2.選擇一批市場前景好的生物技術(shù)產(chǎn)品及疫苗、診斷用單克隆抗體，開發(fā)重點(diǎn)是乙肝基因疫苗與單克隆抗體診斷試劑等；

3.開發(fā)靶向藥物主要是開發(fā)抗腫瘤藥物。目前治療腫瘤藥物確實(shí)存在一個(gè)所謂“敵我不分”的問題。在殺死癌細(xì)胞的同時(shí)，也殺死正常細(xì)胞。導(dǎo)向治療就是針對(duì)這個(gè)問題提出來。所謂導(dǎo)向治療就是利用抗體尋找靶標(biāo)，如導(dǎo)彈的導(dǎo)航器，把藥物準(zhǔn)確引入病灶，而不傷及其他組織和細(xì)胞；

4.人源化的單克隆抗體的研究開發(fā)?？贵w可以對(duì)抗各種病原體，亦可作為導(dǎo)向器，但目前的單克隆抗體，多為鼠源抗體，其本身也被異種生物體視為抗原，當(dāng)被注入人體后會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生抗體或激發(fā)免疫反應(yīng)。目前國外已研究噬菌體抗體技術(shù)，嵌合抗體技術(shù)，基因工程抗體技術(shù)以解決人源化抗體問題；

5.血液替代品的研究與開發(fā)仍然占重要地位。血液制品是采用大批混合的人體血漿制成的，由于人血難免被各種病原體所污染，如艾滋病病毒及乙肝病毒等，通過輸血而使接受輸血的人感染艾滋病或乙型肝炎的案例時(shí)有發(fā)生，因此利用基因工程開發(fā)血液替代品引人注目。

基因工程抗體的進(jìn)展已使抗體制備技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)全新時(shí)代，尤其藥物抗體庫的進(jìn)展，解決了人源抗體的研制，促進(jìn)了各種性能優(yōu)良抗體以及具有多種功能的抗體融合蛋白的開發(fā)，可以預(yù)見基因工程抗體的研制正在進(jìn)入一個(gè)新的高峰。但是抗體的親和力減弱，與完整抗體結(jié)構(gòu)相比，功能明顯就會(huì)降低。人們對(duì)可能出現(xiàn)的新組合、新性狀會(huì)不會(huì)影響人類健康和環(huán)境，還缺乏知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，按目前的科學(xué)水平還不能完全精確的預(yù)測。所以我們要在抓住機(jī)遇，大力發(fā)展基因工程技術(shù)的同時(shí)，需要嚴(yán)格管理，充分重視轉(zhuǎn)基因抗體的安全性

【10】。

致謝：非常感謝閔令江老師在我大學(xué)的學(xué)習(xí)階段教給自己基因工程這門學(xué)科。我從中學(xué)到了很多知識(shí)，認(rèn)識(shí)了關(guān)于基因工程方面的一些問題，使自己從一無所知到現(xiàn)在基本認(rèn)識(shí)了這門學(xué)科，在此我向老師表示我誠摯的謝意，感謝老師的誠

摯教導(dǎo)。

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基因工程在現(xiàn)代社會(huì)中的應(yīng)用與前景

在基因水平上，采用與工程設(shè)計(jì)十分類似的方法，按照人類的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后按設(shè)計(jì)方案創(chuàng)建出具有某種新的性狀的生物新品系，并能使之穩(wěn)定地遺傳給后代，這就是基因工程。

基因工程一般包括四個(gè)步驟：一是取得符合人們要求的DNA片段，即“目的基因”。被稱為“分子剪刀”的“限制性轉(zhuǎn)切酶”可以在DNA分子上找到特定的“切點(diǎn)”，然后將認(rèn)準(zhǔn)的雙鏈交錯(cuò)切斷。自70年代以來，人們已找到400多種形形色色的“分子剪刀”。二是將目的基因與質(zhì)?；虿《綝NA連接成重組 DNA。在用同一種“分子剪刀”剪切的兩種DNA碎片中加上“分子針線”——“DNA連接酶”，就可以把兩種DNA片段重新連接起來。三是把重組DNA引入某種細(xì)胞。把“拼接”好的DNA分子運(yùn)送到受體細(xì)胞中去，必須尋找一種分子小、能自

由進(jìn)出細(xì)胞，而且在裝載了外來的DNA片段后仍能照樣復(fù)制的運(yùn)載體。理想的運(yùn)載體是質(zhì)粒，因?yàn)橘|(zhì)粒能自由進(jìn)出細(xì)菌細(xì)胞。四是把目的基因能表達(dá)的受體細(xì)胞挑選出來。目的基因的導(dǎo)入過程是肉眼看不到的。因此，要知道導(dǎo)入是否成功，事先應(yīng)找到特定的標(biāo)志。例如我們用一種經(jīng)過改造的抗四環(huán)素質(zhì)粒PSC100作載體，將一種基因移入自身無抗性的大腸桿菌時(shí)，如果基因移入后大腸桿菌不能被四環(huán)素殺死，就說明轉(zhuǎn)入獲得成功了。

科學(xué)家曾預(yù)言，21世紀(jì)是基因工程的世紀(jì)?；蚬こ虒?duì)人類來說，作用是不可估量的，意義是深遠(yuǎn)的。

隨著人類對(duì)基因研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)許多疾病是由于基因結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生改變所引起的。科學(xué)家將不僅能發(fā)現(xiàn)有缺陷的基因，而且還能掌握如何進(jìn)行對(duì)基因診斷、修復(fù)、治療和預(yù)防，這是生物技術(shù)發(fā)展的前沿。這項(xiàng)成果將給人類的健康和生活帶來不可估量的利益。

所謂基因治療是指用基因工程的技術(shù)方法，將正常的基因轉(zhuǎn)如病患者的細(xì)胞中，以代病變基因，從而表達(dá)所缺乏的產(chǎn)物，或者通過關(guān)閉或降低異常表達(dá)的基因等途徑，達(dá)到治療某些遺傳病的目的。目前，已發(fā)現(xiàn)的遺傳病有6500多種，其中由單基因缺陷引起的就有約3000多種。因此，遺傳病是基因治療的主要對(duì)象。

基因治療的最新進(jìn)展是即將用基因槍技術(shù)于基因治療。其方法是將特定的DNA用改進(jìn)的基因槍技術(shù)導(dǎo)入小鼠的肌肉、肝臟、脾、腸道和皮膚獲得成功的表達(dá)。這一成功預(yù)示著人們未來可能利用基因槍傳送藥物到人體內(nèi)的特定部位，以取代傳統(tǒng)的接種疫苗，并用基因槍技術(shù)來治療遺傳病。

目前，科學(xué)家們正在研究的是胎兒基因療法。如果現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)療效得到進(jìn)一步確證的話，就有可能將胎兒基因療法擴(kuò)大到其它遺傳病，以防止出生患遺傳病癥的新生兒，從而從根本上提高后代的健康水平。

加快農(nóng)作物新品種的培育

科學(xué)家們?cè)诶没蚬こ碳夹g(shù)改良農(nóng)作物方面已取得重大進(jìn)展，一場新的綠色革命近在眼前。這場新的綠色革命的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)、食品和醫(yī)藥行業(yè)將融合到一起。

基因技術(shù)的突破使科學(xué)家們得以用傳統(tǒng)育種專家難以想象的方式改良農(nóng)作物。例如，基因技術(shù)可以使農(nóng)作物自己釋放出殺蟲劑，可以使農(nóng)作物種植在旱地或鹽堿地上，或者生產(chǎn)出營養(yǎng)更豐富的食品?？茖W(xué)家們還在開發(fā)可以生產(chǎn)出能夠防病的疫苗和食品的農(nóng)作物。

基因技術(shù)也使開發(fā)農(nóng)作物新品種的時(shí)間大為縮短。利用傳統(tǒng)的育種方法，需要七、八年時(shí)間才能培育出一個(gè)新的植物品種，基因工程技術(shù)使研究人員可以將任何一種基因注入到一種植物中，從而培育出一種全新的農(nóng)作物品種，時(shí)間則縮短一半。

基因工程自20世紀(jì)70年代興起之后，經(jīng)過二十多年的發(fā)展歷程，取得了驚人的成績，基因治療

特別是近十年來，基因工程的發(fā)展更是突飛猛進(jìn)?；蜣D(zhuǎn)移、基因擴(kuò)增等技術(shù)的應(yīng)用不僅使生命科學(xué)的研究發(fā)生了前所未有的變化，而且在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域——醫(yī)藥衛(wèi)生、農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)、環(huán)境保護(hù)等方面也展示出美好的應(yīng)用前景。

基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生

目前，基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，主要包括以下方面： 1.基因工程藥品的生產(chǎn)：

許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價(jià)格往往十分昂貴。

微生物生長迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。⑴基因工程胰島素

胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。

將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)不但解決了這種比黃金還貴的藥品產(chǎn)量問題，還使其價(jià)格降低了30%-50%!⑵基因工程干擾素

干擾素治療病毒感染簡直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說。

基因工程人干擾素α-2b（安達(dá)芬）是我國第一個(gè)全國產(chǎn)化基因工程人干擾素α-2b，具有抗病毒，抑制腫瘤細(xì)胞增生，調(diào)節(jié)人體免疫功能的作用，廣泛用于病毒性疾病治療和多種腫瘤的治療，是當(dāng)前國際公認(rèn)的病毒性疾病治療的首選藥物和腫瘤生物治療的主要藥物。⑶其它基因工程藥物

人造血液、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等通過基因工程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，均為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發(fā)揮了重大的作用。基因工程藥品是制藥工業(yè)上的重大突破。

目前用基因診斷方法已經(jīng)能夠檢測出腸道病毒、單純皰疹病毒等許多種病毒。

基因工程與農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)

基因工程在農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用主要是培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)或具有特殊用途的動(dòng)植物新品種?；蚬こ淘谵r(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面。首先，是通過基因工程技術(shù)獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物。例如，用基因工程的方法可以改善糧食作物的蛋白質(zhì)含量。其次，是用基因工程的方法培育出具有各種抗逆性的作物新品種。自然界中細(xì)菌的種類是非常多的，在細(xì)菌身上幾乎可以找到植物所需要的各種抗性，如抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等。如果將這些抗性基因轉(zhuǎn)移到作物體內(nèi)，將從根本上改變作物的特性。

基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用也具有廣闊的前景，科學(xué)家將某些特定基因與病毒DNA構(gòu)成重組DNA，然后通過感染或顯微注射技術(shù)①將重組DNA轉(zhuǎn)移到動(dòng)物受精卵中。由這種受精 卵發(fā)育成的動(dòng)物可以獲得人們所需要的各種優(yōu)良品質(zhì)，如具有抗病能力、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率和高質(zhì)量的皮毛等。

在工業(yè)上，由于用微生物進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)要比在大田中進(jìn)行農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)具有許多優(yōu)越性，因而它已成為農(nóng)牧業(yè)發(fā)展的一個(gè)遠(yuǎn)景方向。而要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，基因工程將是最有效的手段。例如，有人設(shè)想并正在試驗(yàn)將抗生素生產(chǎn)菌放線菌或霉菌的有關(guān)遺傳基因轉(zhuǎn)移至發(fā)酵時(shí)間更短、更易于培養(yǎng)的細(xì)菌細(xì)胞中；將動(dòng)物或人產(chǎn)胰島素的遺傳基因轉(zhuǎn)移至酵母或細(xì)菌的細(xì)胞中；將家蠶產(chǎn)絲蛋白的基因引入細(xì)菌細(xì)胞中；把人或動(dòng)物產(chǎn)抗體、干擾素、激素或白細(xì)胞介素（interleukin）等的基因轉(zhuǎn)移至細(xì)菌細(xì)胞中；把不同病毒的表面抗原基因轉(zhuǎn)移到細(xì)菌細(xì)胞中以生產(chǎn)各種疫苗；用基因工程手段提高各種氨基酸發(fā)酵菌的產(chǎn)量；構(gòu)建分解纖維素或木質(zhì)素以生產(chǎn)重

要

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基因工程還可以為人類開辟新的食物來源。

基因工程與環(huán)境保護(hù)

基因工程的方法可以用于環(huán)境監(jiān)測基因工程還可以用于被污染環(huán)境的凈化。造成環(huán)境污染的農(nóng)藥，并試圖通過基因工程的方法回收和利用工業(yè)廢物。凡此種種，都是一些可望取得成功和發(fā)展前景十分光明的研究課題。

例如，目前用100000克胰臟只能提取3～4g胰島素，而用“工程菌”進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)，則只要用幾升發(fā)酵液就可取得同樣數(shù)量的產(chǎn)品。1978年，美國有兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室合作，使E．coli產(chǎn)生大白鼠胰島素的研究已獲成功。接著，又報(bào)道了通過基因工程使E．coli合成人胰島素實(shí)驗(yàn)成功的消息。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中曾將人胰島素A、B兩鏈的人工合成基因分別組合到E．coli的不同質(zhì)粒上，然后再轉(zhuǎn)移至菌體內(nèi)。這種重組質(zhì)?？稍贓．coli細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行正常的復(fù)制和表達(dá)，從而使帶有A、B鏈基因的“工程菌”菌株分別產(chǎn)生人胰島素的A、B鏈，然后再用人為 的方法，在體外通過二硫鍵使這兩條鏈連接成有活性的人胰島素。另外，在1977年，國外已利用基因工程技術(shù)，使E．coli生產(chǎn)出一種名為生長激素釋放因子“SRIH”的動(dòng)物激素（一種十四肽，能抑制其他激素的釋放和治療糖尿病等），它原來要從羊的腦下垂體中提取，宰50萬頭羊也只能提取5mg的產(chǎn)品，而現(xiàn)在只要用10L發(fā)酵液就可獲得同樣的產(chǎn)量。近年來，應(yīng)用遺傳工程獲得這類產(chǎn)品的例子正與日俱增，尤其是多肽類物質(zhì)，如腦啡肽（大腦中的鎮(zhèn)痛物質(zhì)）、卵清蛋白（即“OV”，389肽）、干擾素（用于治療病毒性感染）、胸腺素α-1（有免疫援助因子的作用，可治療癌癥）、乙型肝炎疫苗和口蹄疫病毒疫苗等。我國學(xué)者也急起直追，在腦啡肽、α-干擾素、γ-干擾素、人生長激素、乙型肝炎疫苗、含乙肝表面抗原基因的牛痘病毒株以及青霉素?；傅鹊幕蚬こ萄芯恐校〉昧艘幌盗辛钊斯奈璧某晒?。

（2）基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用基因工程在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的領(lǐng)域也十分廣闊。有人估計(jì)，到本世紀(jì)末，每年上市的植物基因工程產(chǎn)品的價(jià)值，相當(dāng)于醫(yī)藥產(chǎn)品的十倍。幾個(gè)主要的應(yīng)用領(lǐng)域包括：①將固氮菌的固氮基因轉(zhuǎn)移到生長在重要作物的根際微生物或致瘤微生物中去，或是干脆將它引入到這類作物的細(xì)胞中，以獲得能獨(dú)立固氮的新型作物品種。根據(jù)估算，利用前一方法，其研究經(jīng)費(fèi)僅及通過常規(guī)方法發(fā)展氮肥工業(yè)以達(dá)到同樣效果的二百分之一至二千分之一；而后一途徑則更省事，其成本還不到上述的二千分之一；②將木質(zhì)素分解酶的基因或纖維素分解酶的基因重組到酵母菌內(nèi)，使酵母菌能充分利用稻草、木屑等地球上貯量極大并可永續(xù)利用的廉價(jià)原料來直接生產(chǎn)酒精，并可望為人類開辟一個(gè)取之不盡的新能源和化工原料來源；③改良和培育農(nóng)作物和家畜、家禽新品種，包括提高光合作用效率以及各種抗性基因工程（植物的抗鹽、抗旱、抗病基因以及魚的抗凍蛋白基因）等。

基因工程的前景

從70年代起逐步建立起來的基因工程技術(shù)，使基因或一些具有特殊功能的DNA片段的分離變得十分容易。這些基因或特殊DNA片段的一級(jí)結(jié)構(gòu)（即它們的核苷酸序列）的測定也是十分容易的，由基因的核苷酸序列去推測蛋白質(zhì)的氨基酸殘基的序列也變得輕易而舉。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)可以很容易的對(duì)推測出來的蛋白質(zhì)進(jìn)行高級(jí)結(jié)構(gòu)的分析，可以對(duì)來自不同生物種類的基因序列進(jìn)行同源性分析。所有這些方法或技術(shù)的廣泛使用，不僅大大地推動(dòng)了分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展，而且也大大推動(dòng)了生命科學(xué)各個(gè)分支領(lǐng)域的迅速發(fā)展。因此，基因工程技術(shù)的第一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域就是大大的推動(dòng)了科學(xué)理論研究的發(fā)展。

由于基因工程是從遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)上對(duì)原有的生物（常常稱之為受體生物）進(jìn)行改造，經(jīng)過改造的生物就會(huì)按照研究者的意愿獲得某種（些）新的基因，從而使該生物獲得某些新的

遺傳性狀。這種性狀可以用人的肉眼直接觀察到，也可能是通過某些反應(yīng)或儀器間接觀察到。這種受體生物可能是微生物，植物或動(dòng)物，因而它會(huì)涉及到許多生產(chǎn)行業(yè)。

基因工程技術(shù)幾乎涉及到人類的生存所必需的各個(gè)行業(yè)。比如將一個(gè)具有殺蟲效果的基因轉(zhuǎn)移到棉花、水稻等農(nóng)作物種中，這些轉(zhuǎn)基因作物就有了抗蟲能力，因此基因工程被應(yīng)用到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域；要是把抗蟲基因轉(zhuǎn)移到楊樹、松樹等樹木中，基因工程就被應(yīng)用到林業(yè)領(lǐng)域；要是把生物激素基因轉(zhuǎn)移到支物中去，這就與漁業(yè)和畜牧業(yè)有關(guān)了；如果利用微生物或動(dòng)物細(xì)胞來生產(chǎn)多肽藥物，那么基因工程就可以應(yīng)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?？傊痪湓?，基因工程應(yīng)用范圍將是十分廣泛的

第五篇：基因工程論文

淺談基因工程的應(yīng)用

及發(fā)展前景

姓名：**** 課堂編號(hào)：*** 學(xué)號(hào)：******** 專業(yè)年級(jí)：******** 指導(dǎo)老師：*** 摘要：20世紀(jì)70年代以來基因工程技術(shù)在世界范圍內(nèi)迅速興起，為揭開生命世界的奧秘打開了一條通道，它被人們寄予著緩解饑餓與貧困的期待，也凝聚這人們改善生活質(zhì)量，提高生活水平的美好憧憬，這就是基因工程賴以存在與發(fā)展的意義所在。

關(guān)鍵詞：基因工程 農(nóng)業(yè) 醫(yī)學(xué) 環(huán)保 前景

Abstract：70 years since the 20th century，genetic engineering technology in the world is rising rapidly，to uncover the mysteries of life and the world opens up a channel，it is the people sent to the expectations of hunger and poverty relief，but also unite the people improve their quality of life，improve living standards good vision，and this is genetic engineering which the meaning of existence and development.基因工程，又稱DNA 重組技術(shù)，是指在基因水平上，以人工的方法取得目的基因，在體外重組于載體上，形成重組DNA分子，然后將重組DNA 分子轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞進(jìn)行復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯，從而產(chǎn)生人們所需要的目的基因的產(chǎn)物。基因工程技術(shù)打破了天然物種屏障，人們可以按照主觀愿望，將來自不同生物體的DNA 片段組合到一起，并獲得新的表達(dá)產(chǎn)物。

基因工程技術(shù)的不斷發(fā)展使其在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)保等方面取得了廣泛的應(yīng)用，帶來了巨大的科學(xué)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。基因工程通過基因重組實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的改良，例如獲得殺蟲或抗病活性，產(chǎn)生更多的代謝產(chǎn)物，或產(chǎn)生新型代謝產(chǎn)物等。通過基因工程技術(shù)產(chǎn)生的基因工程體一般可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)或社會(huì)效益，或具有明顯的產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)或社會(huì)效益的潛力。以下通過基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)和環(huán)保三個(gè)方面來說明基因工程的應(yīng)用及發(fā)展前景?；蚬こ逃糜谵r(nóng)業(yè)方面

農(nóng)業(yè)是目前基因工程技術(shù)引用最廣泛的領(lǐng)域之一，農(nóng)作物生物技術(shù)的目的是提高作物產(chǎn)量，改善品質(zhì)，增強(qiáng)作物抗逆性、抗病蟲害的能力?；蚬こ淘谶@些領(lǐng)域已取得了令人矚目的成就。由于植物病毒分子生物學(xué)的發(fā)展，植物抗病基因工程也也已全面展開。例如：中國科學(xué)院把抗病毒基因轉(zhuǎn)到了水稻的細(xì)胞里，由此培育出的植株可以抵抗水稻常見的一些病害，并能穩(wěn)定遺傳抗蟲。同時(shí)，植物基因工程技術(shù)的興起為創(chuàng)造植物雄性不育系提供了新的策略和可能[1]。人們采用特異性啟動(dòng)子與RNA酶基因構(gòu)建嵌合基因這一策略來實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造雄性不育系。事實(shí)證明，這在煙草、油菜、小麥、水稻和一些果樹雨中中取得了成功。

另一方面，轉(zhuǎn)基因技術(shù)的實(shí)現(xiàn)也為農(nóng)業(yè)創(chuàng)造高質(zhì)量、高產(chǎn)量的新品種。轉(zhuǎn)基因技術(shù)能培養(yǎng)出多種快速生長的轉(zhuǎn)基因魚、轉(zhuǎn)基因羊、產(chǎn)奶量高的轉(zhuǎn)基因牛等[2]。隨著生活水平的提高，人們?cè)絹碓疥P(guān)注農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的口味、口感、營養(yǎng)成分、欣賞價(jià)值等品質(zhì)性狀。實(shí)踐證明，利用基因工程可以很好地改善植物的品質(zhì)，在人們的不斷努力下，越來越多的基因工程農(nóng)業(yè)產(chǎn)品進(jìn)入了市場，利用基因工程改良作物品質(zhì)也取得了不少進(jìn)展，如美國Florida Gainesville大學(xué)的科學(xué)家將外源高分子量面筋蛋白基因?qū)肫胀ㄐ←溨?，獲得了含量更多的高分子量面筋蛋白質(zhì)的小麥，這樣的小麥面筋蛋白具有良好的延伸性和彈性[3]?；蚬こ逃糜卺t(yī)學(xué)方面

目前，以基因工程藥物為主導(dǎo)的基因工程應(yīng)用產(chǎn)業(yè)已成為全球發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)之一，發(fā)展前景非常廣闊?；蚬こ趟幬镏饕?xì)胞因子、抗體、疫苗、激素和寡核甘酸藥物等。它們對(duì)預(yù)防人類的腫瘤、心血管疾病、遺傳病、糖尿病、包括艾滋病在內(nèi)的各種傳染病、類風(fēng)濕疾病等有重要作用。在很多領(lǐng)域特別是疑難病癥上，基因工程工程藥物起到了傳統(tǒng)化學(xué)藥物難以達(dá)到的作用。我國科學(xué)家應(yīng)用安福隆治療慢性乙型病毒性肝炎患者45 例，第1個(gè)月每天肌肉注射1 次安福隆500 萬u，后改為隔天肌肉注射1次，療程為6個(gè)月；與給予甘利欣、維生素C等保肝藥物治療的對(duì)照組47例進(jìn)行了比較。結(jié)果治療組肝功能復(fù)常率、HBVDNA 陰轉(zhuǎn)率、HBeAg 陰轉(zhuǎn)率、HBeAb 陽轉(zhuǎn)率均明顯高于對(duì)照組并有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。該臨床研究證明安福隆治療慢性乙型病毒性肝炎療效確切[4]。

同時(shí)了，基因工程的發(fā)展使得基因診斷得到廣泛的應(yīng)用。一些遺傳病和癌癥的發(fā)病與基因的突變有關(guān)，在基因水平可以做出正確的診斷。常用的方法有DNA分子雜交，檢測基因的缺失、重排、基因拷貝數(shù)擴(kuò)增等。在多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)發(fā)明后，使基因診斷方法趨于簡便?？梢圆槐刈鯠NA分子雜交，而直接從擴(kuò)增的DNA分子做酶切分析。有的不需做酶切而從擴(kuò)增片段的長度就可作為找診斷指標(biāo)。用PCR法擴(kuò)增片段做RFLP分析，又成俄日擴(kuò)增片段長度多態(tài)性——AmpFLP [5]。

基因工程用于環(huán)保方面

工業(yè)發(fā)展以及其它人為因素造成的環(huán)境污染已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了自然界微生物的凈化能力，已成為人們十分關(guān)注的問題。基因工程技術(shù)可提高微生物凈化環(huán)境的能力。美國利用DNA重組技術(shù)把降解芳烴、萜烴、多環(huán)芳烴、脂肪烴的4種菌體基因鏈接，轉(zhuǎn)移到某一菌體中構(gòu)建出可同時(shí)降解4種有機(jī)物的超級(jí)細(xì)菌，用之清除石油污染，在數(shù)小時(shí)內(nèi)可將水上浮油中的2 /3烴類降解完，而天然菌株需1年之久。90年代后期問世的DNA改組技術(shù)可以創(chuàng)新基因，并賦予表達(dá)產(chǎn)物以新的功能，創(chuàng)造出全新的微生物，如可將降解某一污染物的不同細(xì)菌的基因通過PCR技術(shù)全部克隆出來，再利用基因重組技術(shù)在體外加工重組，最后導(dǎo)入合適的載體，就有可能產(chǎn)生一種或幾種具有非凡降解能力的超級(jí)菌株，從而大大地提高降解效率。

生物柴油作為一種新型可再生能源，其生產(chǎn)原料主要為含油植物，如大豆、油菜、棕櫚和蓖麻等。此外，將含油微藻作為生物柴油原料，也在逐漸成為一個(gè)新的研究領(lǐng)域。用微藻生產(chǎn)生物柴油具有更多優(yōu)勢(shì)，科學(xué)家利用小球藻生產(chǎn)的生物柴油，不僅具有傳統(tǒng)化石柴油相當(dāng)?shù)拿芏取⒄扯群蜔嶂?，而且具有更低的冷濾點(diǎn)和良好的發(fā)動(dòng)機(jī)低溫啟動(dòng)性能[6]。

目前國外已有許多公司開始利用基因工程研究生物柴油及其他生物燃料，圣地亞哥藍(lán)寶石能源生物科技公司稱，他們有望在2011年前銷售由藻類生產(chǎn)出的“汽油”；科羅拉多州的Solix 生物燃料公司的第一個(gè)試點(diǎn)工廠，計(jì)劃于今年夏天正式投產(chǎn)營運(yùn)[7]。鑒于基因工程所開發(fā)的生物燃料是能源發(fā)展的大勢(shì)所趨，致力于開發(fā)并大量生產(chǎn)生物燃料的公司，最后獲得的不僅僅是可觀的利潤，他們還將創(chuàng)造歷史?；蚬こ痰陌l(fā)展前景

由于基因工程運(yùn)用DNA分子重組技術(shù)，能夠按照人們預(yù)先的設(shè)計(jì)創(chuàng)造出許多新的遺傳結(jié)合體，具有新奇遺傳性狀的新型產(chǎn)物，增強(qiáng)了人們改造動(dòng)植物的主觀能動(dòng)性、預(yù)見性。而且在人類疾病的診斷、治療等方面具有革命性的推動(dòng)作用，對(duì)人口素質(zhì)、環(huán)境保護(hù)等作出具大貢獻(xiàn)。所以，各國政府及一些大公司都十分重視基因工程技術(shù)的研究與開發(fā)應(yīng)用，搶奪這一高科技制高點(diǎn)。其應(yīng)用前景十分廣闊。我國基因工程技術(shù)尚落后于發(fā)達(dá)國家，更應(yīng)當(dāng)加速發(fā)展，切不可坐失良機(jī)。

但是，任何科學(xué)技術(shù)都是一把雙刃劍，在給人類帶來利益的同時(shí)，也會(huì)給人類帶來一定的災(zāi)難。比如基因藥物，它不僅能根治遺傳性疾病、惡性腫瘤、心腦血管疾病等，甚至人的智力、體魄、性格、外表等亦可隨意加以改造；還有，克隆技術(shù)如果不加限制，任其自由發(fā)展，最終有可能導(dǎo)致人類的毀滅?；蚬こ踢@一生物技術(shù)最大的特征就在于它與人類的生命健康和生活質(zhì)量息息相關(guān)，而且這種相關(guān)性要強(qiáng)于其他任何科學(xué)技術(shù)。在解決這些倫理問題之前，我們必須要先確立解決這些倫理問題的基本思路。只有把基本思路規(guī)劃好，才能有針對(duì)性的解決問題，避免走彎路。解決基因工程倫理問題的基本思路可以概括為四個(gè)基本原則，即不傷害原則、有利原則、尊重原則以及公正原則[8]。

還有，盡管目前的轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物還未發(fā)現(xiàn)對(duì)人類有什么危害，但不等于說轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物就是十分安全的，畢竟這些東西還是新生事物，需要實(shí)踐慢慢地檢驗(yàn)。轉(zhuǎn)基因生物和常規(guī)繁殖生長的品種一樣，是在原有品種的基礎(chǔ)上對(duì)其部分性狀進(jìn)行修飾或增加新性狀，或消除原來的不利性狀，但常規(guī)育種是通過自然選擇，而且是近緣雜交，適者生存下來，不適者被淘汰掉。而轉(zhuǎn)基因生物遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了近緣的范圍，人們對(duì)可能出現(xiàn)的新組合、新性狀會(huì)不會(huì)影響人類健康和環(huán)境，還缺乏知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，按目前的科學(xué)水平還不能完全精確地預(yù)測。所以，我們要在抓住機(jī)遇，大力發(fā)展基因工程技術(shù)的同時(shí)，需要嚴(yán)格管理，充分重視轉(zhuǎn)基因生物的安全性。

基因工程技術(shù)還在發(fā)展階段，它的許多用途和功能仍有待我們?nèi)グl(fā)掘，趨利避害是我們發(fā)展基因工程技術(shù)的基本原則，讓基因工程技術(shù)成為社會(huì)發(fā)展與人們生活水平提高的福音。

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